Dissertations / Theses: 'Réseaux à courant continu'

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Lagier, Thomas. "Convertisseurs continu-continu pour les réseaux d'électricité à courant continu." Thesis, Toulouse, INPT, 2016. http://www.theses.fr/2016INPT0084.

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Abstract:

Les évènements climatiques de ces dernières années ont encouragé de nombreux pays à augmenter la part des énergies renouvelables et non génératrices de gaz à effets de serre. Cependant, pour faciliter leur intégration à grande échelle, le besoin d’un super réseau européen se fait sentir. Ce nouveau réseau, principalement basé sur du courant continu sous haute tension (HVDC) nécessitera l’utilisation de convertisseurs DC-DC. Par conséquent, ce mémoire propose et étudie des topologies basées sur l’association de convertisseurs DC-DC élémentaires isolés. Il est organisé en une introduction, 3 chapitres et une conclusion. Dans l’introduction, un état de l’art est réalisé sur les technologies actuellement mises en oeuvre dans les applications HVDC. Le contexte de l’étude, lié au développement des réseaux DC interconnectés et maillés est ensuite développé. Dans le premier chapitre, des solutions basées sur l’association de convertisseurs DC DC élémentaires isolés sont étudiées puis comparées en termes de dimensionnement des éléments réactifs et de rendement. Cette étude nous a permis de sélectionner trois topologies pour la suite de notre travail. Dans le deuxième chapitre, nous évoquons tout d’abord les différentes problématiques pouvant apparaitre lors de la mise en oeuvre des solutions proposées. Dans un second temps, en prenant une ferme éolienne offshore comme cas d’application, les solutions proposées sont comparées en termes de pertes et de nombre de composants avec une topologie basée sur une association de convertisseurs modulaires multiniveaux (MMC) utilisés dans les réseaux HVDC. Le troisième chapitre présente l’étude et la mise en oeuvre de deux prototypes de convertisseur DC-DC isolés, d’une puissance de 100 kW et fonctionnant sous une tension de 1,2 kV. Ces prototypes ont permis de valider expérimentalement les performances des topologies étudiées dans le premier chapitre. Finalement, la dernière partie propose une conclusion des travaux présentés dans cette thèse. Ces travaux nous ont permis de montrer que les solutions proposées présentent un intérêt pour le cas d’application sélectionné The catastrophic environmental effects seen in the last couple of decades have encouraged many countries to increase the proportion of C02-free energy from renewable sources. However, for the easier integration of these energies on a large scale, the need of a European SuperGrid has emerged. This new grid, mainly based on High-Voltage- Direct-Current (HVDC) will require the use of DC-DC converters. Therefore, this manuscript proposes and studies topologies based on the association of isolated elementary DC-DC converters. It is organized in one introduction, 3 chapters and one conclusion. In the introduction, a state-of-the-art of the technologies currently used in HVDC applications is proposed. The context of the study, linked to development of the meshed DC grids, is developed afterwards. In the first chapter, solutions based on the association of elementary isolated DC-DC converters are studied and then compared in terms of reactive components sizing and efficiency. This study permitted the selection of three topologies for the rest of our work. In the second chapter, we mention the issues which may appear during the implementation of the solution. Then, by taking an offshore wind farm as application case, the solution is compared, in terms of loss and component number, with a topology based on the association of Modular Multilevel Converters (MMC) currently used in HVDC grids. The third chapter presents the study and the implementation of two 100 kW DC-DC converter prototypes, operating at 1.2 kV. These prototypes allowed the experimental validation of the performances of the topologies studied in the first chapter. Finally, the last part proposes a conclusion of the work achieved in this thesis. This work allowed it to be shown that the proposed solutions are interesting for the selected application case

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Barrera, Gallegos Noé. "Sensibilité Paramétrique pour l’Analyse Dynamique des Réseaux à Courant Continu." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2016. http://www.theses.fr/2016ECLI0021/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse a pour finalité de présenter différentes méthodologies pour l’analyse de réseaux à courant continue haut tension (HVDC). La théorie fondamentale de l‘analyse de sensitivité s’applique sur l’analyse des systèmes électriques de puissance dans les différentes étapes de la production et la transmission de l’énergie. Des outils de bases concernant cette théorie sont devenus populaires et très utilisés.En pratique, les facteurs de participation représentent un exemple de ces outils, utilisés depuis longtemps. Ils ont été proposés par (Perez-Arriaga et al., 1982). Le but des facteurs de participation est la réduction des modèles des systèmes ayant une dynamique particulière comme celle des systèmes électromécaniques. Aussi, les facteurs de participation sont utilisés pour comprendre les relations entre les variables d’état et les valeurs propres des systèmes. Nous présentons la théorie fondamentale de la sensitivité analytique dans laquelle les facteurs de participation sont basses. Pour une bonne compréhension de ces éléments de base de cette théorie, quelques exemples sont présentés. Nous présentons une formulation différente pour l’analyse par sensitivité paramétrique (Barrera Gallegos et al., 2016).Enfin, les deux méthodologies sur des exemples des réseaux HVDC. Notre comparaison permet d’exposer les limites de l’utilisation des facteurs de participation sur des réseaux HVDC.En conclusion, la nouvelle méthodologie est plus générale comparée aux facteurs de participation. Egalement, la nouvelle méthodologie, par sensitivité paramétrique, nous donne plus d’informations sur les caractéristiques dynamiques des réseaux HVDC The work presented in this thesis presents different methodology for parametric sensitivity of high voltage dc networks(HVDC).The fundamental theory of modal analysis has been applied for analysis of the power electrical systems in its different stages of production and transmission of energy. Tools derived from these fundamentals have become popular with its use. Among the tools used in dynamic analysis, participation factors have been used for a long time. Proposed by (Perez-Arriaga et al., 1982), they give a metric for relating states and eigenvalues of a system. The objective of the participation factors is to analyze systems with particular dynamics such as electromechanical systems. The participation factors is a tool that helps in the reduction of systems. Firstly, we present the fundaments of the sensitivity analysis upon which the participation factors are based on. The principle is illustrated with several examples.We propose a new formulation for sensitivity analysis using parametric sensitivity (Barrera Gallegos et al., 2016).In the latter, the application of participation factors and parametric sensitivity analysis is performed using HVDC networks. This comparison exposes the limitation of the participation factors for the general analysis of HVDC grids.In conclusion, the new methodology is a better and general alternative compared to traditional participation factors employed for analysis of HVDC grids. In addition, the new technique of parametric sensitivity produces several novel information related to the dynamic characteristics of the HVDC grid

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Pham, Thanh Hung. "Commande optimale sous contraintes pour micro-réseaux en courant continu." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAT086/document.

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Abstract:

Cette thèse aborde les problèmes de la modélisation et de la commande d'un micro-réseau courant continu (CC) en vue de la gestion énergétique optimale, sous contraintes et incertitudes. Le micro-réseau étudie contient des dispositifs de stockage électrique (batteries ou super-capacités), des sources renouvelables (panneaux photovoltaïques) et des charges (un système d'ascenseur motorise par une machine synchrone a aimant permanent réversible). Ces composants, ainsi que le réseau triphasé, sont relies a un bus commun en courant continu, par des convertisseurs dédies. Le problème de gestion énergétique est formule comme un problème de commande optimale qui prend en compte la dynamique du système, des contraintes sur les variables, des prédictions sur les prix, la consommation ou la production et des profils de référence.Le micro-réseau considère est un système complexe, de par l'hétérogénéité de ses composants, sa nature distribuée, la non-linéarité de certaines dynamiques, son caractère multi-physiques (électromécanique, électrochimique, électromagnétique), ainsi que la présence de contraintes et d'incertitudes. La représentation consistante des puissances échangées et des énergies stockées, dissipées ou fournies au sein de ce système est nécessaire pour assurer son opération optimale et fiable.Le problème pose est abordé via l'usage combine de la formulation hamiltonienne a port, de la platitude et de la commande prédictive économique base sur le modelé. Le formalisme hamiltonien a port permet de décrire les conservations de la puissance et de l'énergie au sein du micro-réseau explicitement et de relier les composants hétérogènes dans un même cadre théorique. Les non linéarités sont gérées par l'introduction de la notion de platitude démentielle et la sélection de sorties plates associées au modèle hamiltonien a ports. Les profils de référence sont génères a l'aide d'une para métrisation des sorties plates de telle sorte que l'énergie dissipée soit minimisée et les contraintes physiques satisfaites. Les systèmes hamiltoniens sur graphes sont ensuite introduits pour permettre la formulation et la résolution du problème de commande prédictive _économique a l'échelle de l'ensemble du micro-réseau CC. Les stratégies de commande proposées sont validées par des résultats de simulation pour un système d'ascenseur multi-sources utilisant des données réelles, identifiées sur base de mesures effectuées sur une machine synchrone The goals of this thesis is to propose modelling and control solutions for the optimal energy management of a DC microgrid under constraints. The studied microgrid system includes electrical storage units (e.g., batteries, supercapacitors), renewable sources (e.g., solar panels) and loads (e.g., an electro-mechanical elevator system). These interconnected components are linked to a three phase electrical grid through a DC bus and associated DC/AC converters. The optimal energy management is usually formulated as an optimal control problem which takes into account the system dynamics, cost, constraints and reference profiles.An optimal energy management for the microgrid is challenging with respect to classical control theories. Needless to say, a DC microgrid is a complex system due to its heterogeneity, distributed nature (both spatial and in sampling time), nonlinearity of dynamics, multi-physic characteristics, the presence of constraints and uncertainties. Moreover, the power-preserving structure and the energy conservation of a microgrid are essential for ensuring a reliable operation.This challenges are tackled through the combined use of port-Hamiltonian formulations, differential flatness, and economic Model Predictive Control.The Port-Hamiltonian formalism allows to explicitly describe the power-preserving structure and the energy conservation of the microgrid and to connect different components of different physical natures through the same formalism. The strongly non-linear system is then translated into a flat representation. Taking into account differential flatness properties, reference profiles are generated such that the dissipated energy and various physical constraints are taken into account. Lastly, we minimize the purchasing/selling electricity cost within the microgrid using the economic Model Predictive Control with the Port-Hamiltonian formalism on graphs.The proposed control designs are validated through simulation results

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Cointe, Yannick. "LIMITEUR SUPRACONDUCTEUR DE COURANT CONTINU." Phd thesis, Grenoble INPG, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00300552.

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Abstract:

Dans le cadre de la libéralisation du marché de l'énergie électrique, les réseaux DC offrent de nombreux avantages par rapport aux réseaux alternatifs, mais leurs protections nécessitent l'utilisation de nouveaux appareils. Les limiteurs supraconducteurs de courant permettent, par le dépassement d'un courant critique, de limiter le courant de défaut à une valeur prédéfinie, inférieure à la valeur théorique du court-circuit. Les conducteurs déposés offrent d'excellentes perspectives pour ces applications. Nous avons ainsi travaillé sur la mise en oeuvre de ces matériaux et réalisé un banc de mesures. Des essais en limitation de courant ont été réalisés afin d'étudier l'homogénéité des transitions pour différents paramètres de court-circuit. Un point important est la mesure de température par des sondes déposées directement sur le ruban, donnant des résultats conformes aux modèles théoriques. Nos essais ont confirmé l'amélioration des transitions pour les fonctionnements proches de la température critique. Nos résultats permettent de mieux comprendre les mécanismes de la limitation de courant par des conducteurs déposés.

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Descloux, Justine. "Protection contre les courts-circuits des réseaux à courant continu de forte puissance." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00933263.

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Abstract:

Dans le domaine du transport de l'électricité, les qualités intrinsèques des réseaux alternatifs s'estompent devant la difficulté imposée par le transport de la puissance réactive lorsque les lignes aériennes ou, plus particulièrement, les câbles souterrains ou sous-marins atteignent des longueurs critiques. Dans le cadre des réflexions visant à exploiter au mieux les énergies renouvelables d'origine éolienne off-shore ou hydrolienne, l'hypothèse de la création d'un réseau électrique à haute tension continue pour acheminer ces énergies jusqu'aux centres de consommation est considérée. Ce travail de thèse est en lien avec le projet européen TWENTIES (Transmission system operation with large penetration of Wind and other renewable Electricity sources in Networks by means of innovative Tools and Integrated Energy Solutions, ref 249812), financé dans le cadre du programme FP7 de la Commission Européenne. Ces travaux traitent de la protection des réseaux à courant continu contre les défauts d'isolement dans les câbles et au niveau des jeux de barre. L'étude se concentre sur des réseaux multi-terminaux bouclés et/ou maillés, et propose d'étudier la faisabilité d'un plan de protection comportant un algorithme principal et un secours en cas de défaillance d'un disjoncteur.

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Verdicchio, Andrea. "Nouvelle électrification en courant continu moyenne tension pour réseau ferroviaire." Thesis, Toulouse, INPT, 2019. http://www.theses.fr/2019INPT0093.

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Abstract:

Depuis le début du 20ème siècle, différents systèmes d’électrification ferroviaire en courantcontinu et en courant alternatif ont été développés en Europe. Les systèmes en courant alternatifmonophasé moyenne tension (25 kV-50 Hz ou 15 kV 16,7 Hz) permettent d’utiliser une caténairelégère de faible section de cuivre mais de par leur principe mettent en jeu de la puissancefluctuante et de la puissance réactive qu’il faut compenser par des dispositifs volumineux etcoûteux. Les systèmes d’électrification à courant continu (1,5kV ou 3kV) ne possèdent pas cesinconvénients mais en contrepartie, leur relativement faible niveau de tension implique lacirculation de courants élevés dans la caténaire ce qui s’oppose à toute augmentation de trafic carla section de cuivre ne peut pas être augmentée au-delà de 1000 mm2. Du point de vue dumatériel roulant, les locomotives alimentées en courant alternatif ont une chaine de conversiond’énergie électrique complexe et volumineuse (transformateur abaisseur, redresseur, filtre bassefréquence puis onduleur). En revanche, une chaine de conversion fonctionnant sous caténaire àcourant continu se réduit à un filtre d'entrée et à un onduleur de traction. Aujourd’hui, les progrèstechnologiques réalisés dans le domaine de l'électronique de puissance permettent d’envisager ledéveloppement de réseaux électriques à courant continu moyenne tension pour accompagner latransition énergétique en intégrant plus facilement des sources d’énergies renouvelables et deséléments de stockage d’énergie. Partant de ce constat, l’objectif de ce travail de thèse est deproposer un nouveau système d’électrification ferroviaire à courant continu moyenne tension,d’une part, dans le but de combiner les avantages des systèmes actuels d’électrification et d’autrepart, d’envisager à moyen terme la rénovation des lignes électrifiées à courant continu. Le premierchapitre de cette thèse présente un état de l’art des systèmes d’électrification ferroviaire existantset des chaines de traction associés. Le deuxième chapitre met en évidence l’intérêt d’uneélectrification à courant continu moyenne tension pour la traction ferroviaire. Une méthode decalcul, permettant de déterminer le niveau de tension continue pour un trafic donné, est proposée.Il est ainsi montré que le choix d’un niveau de tension à 9 kV permet d’obtenir des sections decaténaire et un espacement des sous-stations comparables au système 25kV-50 Hz. Dans sapremière partie, le troisième chapitre propose une stratégie permettant de faire évoluer le systèmed’électrification 1,5 kV existant en France vers un système 9 kV. En attendant que le parc d’enginsde traction soit adapté pour fonctionner sous une caténaire à 9 kV, il est possible de préparerl’évolution du système d’électrification en déployant une ligne de transport d’énergie électrique en9 kV (feeder) en parallèle de la caténaire 1,5 kV existante. Au terme de la période de transition, leniveau de tension 1,5 kV est complètement supprimé et la totalité de l’infrastructure ainsi que lesengins de traction fonctionnent alors sous 9 kV. La deuxième partie de ce chapitre est consacréeà l’étude d’une topologie associant des convertisseurs DC/DC isolés et permettant de remplir lafonction de transformateur électronique indispensable pour le renforcement de l’alimentation de lacaténaire 1,5 kV à partir du feeder 9 kV.Le quatrième chapitre présente la réalisation et les essaisd’un convertisseur DC/DC isolé d’une puissance de 300 kW utilisant des modules MOSFET SiC3,3 kV. Une conclusion générale et des perspectives concluent ce mémoire Since the beginning of the 20th century, various DC and AC rail electrification systems have beendeveloped in Europe. Single-phase, medium-voltage AC systems (25 kV-50 Hz or 15 kV 16.7 Hz)allow the use of a light overhead-line of small copper cross-section but by their principle involvefluctuating power and reactive power that have to be compensated by large and expensivedevices. DC electrification systems (1.5kV or 3kV) do not have these disadvantages but in return,their relatively low voltage level involves the circulation of high currents in the overhead-line whichlimits any increase in traffic because the copper section cannot be increased beyond 1000 mm2.From a rolling stock point of view, AC powered locomotives have a complex and voluminousconversion chain (step-down transformer, rectifier, low-frequency filter and traction inverter). Onthe other hand, a conversion chain operating under direct current catenary is reduced to an inputfilter and a traction inverter. Today, the technological progress made in the field of powerelectronics makes it possible to envisage the development of medium voltage DC grids to supportthe energy transition by integrating more easily renewable energy sources and storage devices.On the basis of this observation, the aim of this thesis is to propose a new medium voltage DCrailway electrification system, on the one hand, with the aim of combining the advantages of thecurrent railway electrification systems and on the other hand, to consider in the medium term therenovation of lines electrified in DC. The first chapter of this thesis presents a state of the art ofexisting railway electrification systems and associated traction chains. The second chapterhighlights the interest of a medium voltage DC electrification for railway traction. A calculationmethod for determining the DC voltage level for a given traffic is proposed. Therefore, it is shownthat the choice of a voltage level at 9 kV makes it possible to obtain an overhead-line cross-section and a substation spacing comparable to the 25 kV-50 Hz system. In its first part, the thirdchapter proposes a strategy to upgrade the existing 1.5 kV French electrification system to a 9 kVsystem. Until the fleet of traction units is adapted to operate at 9 kV, it is possible to prepare theevolution of the electrification system by deploying a transmission line at 9 kV (feed-wire) inparallel with the existing 1.5 kV overhead-line. At the end of the transition period, the 1.5 kVvoltage level is completely removed and the entire infrastructure as well as the traction unitsoperate at 9 kV. The second part of this chapter is dedicated to the study of a topology, based onan association of isolated DC/DC converters, to fulfil the function of solid state transformer whichis essential for the power reinforcement of the 1.5 kV system from the 9 kV feed-wire. The fourthchapter presents the realization and tests of an isolated DC / DC converter with a power level of300 kW using 3.3 kV SiC MOSFET modules. A general conclusion and perspectives conclude thismanuscript

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Liem, Nguyen Thanh. "Contribution à l'étude des interactions entre une liaison à courant continu et des réseaux alternatifs." Grenoble INPG, 1990. http://www.theses.fr/1990INPG0133.

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Abstract:

Le but de ce travail est l'étude des interactions entre une liaison à courant continu haute tension et des réseaux alternatifs comportant des turboalternateurs. Après l'exposé du mécanisme d'intimation des modèles linéaires et non linéaires adaptés à l'analyse du système entier sont présentés. Avec les logiciels élaborés sur la base de ces deux modèles, les phénomènes d'oscillations de tension et d'instabilités hypo synchrones qui peuvent surgir dans le fonctionnement de ce système sont analysées. Enfin pour atténuer les oscillations, un filtre inséré dans la voie de vitesse du régulateur de tension à 4 boucles est réalisé. Ce filtre est conçu de telle sorte qu'il assure l'amortissement désiré du couple électrique de l'alternateur

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Arioua, Leyla. "Commande des liaisons en courant continu dans un contexte réseau." Thesis, Cachan, Ecole normale supérieure, 2014. http://www.theses.fr/2014DENS0029/document.

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Abstract:

Cette thèse porte sur les convertisseurs des liaisons à courant continu (HVDC- High Voltage Direct Current). Une nouvelle méthodologie de synthèse des régulateurs des convertisseurs basée sur un modèle de commande a été développée. Ce dernier prend en considération non seulement les deux convertisseurs de la liaison HVDC mais aussi l'ensemble des principaux éléments impactant la stabilité transitoire du système électrique dans lequel la liaison est insérée. Une commande robuste coordonnée est proposée pour, à la fois, répondre au cahier des charges de la liaison et améliorer la stabilité de la zone AC voisine à la liaison. La coordination de la synthèse de régulateurs pour les convertisseurs se fait à deux niveaux : le premier concerne les deux stations de conversion d'une même liaison HVDC et un second consistant en la coordination de plusieurs liaisons HVDC. De plus, seules les mesures disponibles localement (i.e., au niveau des stations de conversion) sont utilisées. Ce nouveau cadre de commande est une alternative à la commande vectorielle classique. L'approche a été validée à la fois sur des benchmarks académiques et en grande taille sur des cas concrets de renforcement du réseau de transport européen This thesis focuses on the control of converters of high voltage direct current (HVDC) links. A new methodology of synthesis of the controllers of the HVDC converters based on a control model has been developed. The latter takes into consideration not only the two converters of HVDC link but all the main dynamics affecting the transient stability of the power system in which the link is inserted. In order to improve the stability of the AC zone neighboring the HVDC link, in addition to the local objectives like power and voltage control, a coordinated robust control is proposed. The coordination of the synthesis controllers for converters is done at two levels: the first one is the coordination of the two stations of an HVDC link the second is consisting on the coordination of several HVDC links. In addition, only measures available locally (i.e., at the converter stations) are used. This new control frame is an alternative to the conventional vector control. The approach was validated on both academic benchmark and a large-scale dynamic model of the whole European power system

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Zhang, Haibo. "Analysis and performance enhancement of a series parallel offshore wind farm topology integrated into a HVDC grid." Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10156/document.

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Abstract:

L'exploitation de l'énergie éolienne loin des côtes, bien qu'abondante, dépend du transport de puissance en Courant Continu Haute Tension (HVDC) qui nécessite une sous-station placée sur une plateforme dédiée. Cette plate-forme offshore étant volumineuse, son cout d'installation est élevé et sa mise en œuvre est compliquée. Cette thèse s'intéresse à une topologie de ferme éolienne offshore DC qui transporte son énergie vers l'onshore sans utiliser de sous-station offshore. Ce type de Ferme Eolienne est appelé Ferme Eolienne Série Parallèle (SPWF). Il est composé de plusieurs grappes d'éoliennes interconnectées en série, de sorte que cette interconnexion engendre directement un niveau de tension adapté à la tension du réseau HVDC. Cependant, la connexion en série implique que la tension de chacune d'entre elle n'est plus constante. Un déséquilibré de production d'énergie conduit à des variations des tensions en sortie des éoliennes. Ces variations de tension peuvent engendrer des surtensions aux bornes d'une éolienne dans la grappe et l’endommagé. Une stratégie permettant de limiter la surtension d'éolienne est proposée et développée. Cette stratégie est d'abord validée dans un contexte de connexion point à point avec la prise en compte de la transmission HVDC basée sur des câbles DC et un Convertisseur Modulaire Multiniveaux (MMC) permettant de la connecté au réseau onshore. Dans un second temps, la ferme SPWF est intégrée dans des systèmes DC multi-terminaux (MTDC). Les résultats de simulation démontrent la faisabilité de la stratégie et montrent qu'aucune réduction de puissance n'est alors nécessaire pour limiter les tensions en sortie des éoliennes The massive exploitation of far offshore wind energy relies heavily on the High Voltage Direct Current (HVDC) transmission system, in which dedicated offshore substations for converting power from AC into DC are necessary. However, the bulky offshore platform is costly and its installation is complicated. This thesis aims to contribute to the study of a pure DC offshore wind farm topology which exports its energy to onshore without using an offshore centralized power conversion substation. The examined wind farm topology is called Series Parallel Wind Farm (SPWF), which comprises several clusters of wind turbines connected in series, so that the output converters of the wind turbines step up the voltage to a higher level for direct power transmission. However, due to this distinctive feature, unbalanced power production of wind turbines leads to output voltage variation of wind turbines, which is harmful to the wind turbines. The work carried out in this thesis begins with the identification of the basic elements to constitute the SPWF. Afterwards, the operation of the SPWF is explained and its overvoltage characteristic is described and emphasized. An overvoltage limitation control strategy is developed, which requires an active participation of the onshore converter. Hence, the onshore Multilevel Modular Converter (MMC) as well as the HVDC cables models are examined. The control strategy is applied to both Point-to-Point (P2P) HVDC transmission system and Multi-Terminal DC (MTDC) systems. The results validate the feasibility of the proposed strategy, and demonstrate its advantage of no power curtailment requirement to limit the wind turbines output voltage

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Loume, Dieynaba. "Stratégie de protection de réseaux de transport d’électricité en courant continu multi-terminaux à l’aide de disjoncteurs mécaniques DC." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAT048.

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Les réseaux de transport d’électricité multi-terminaux à courant continu se révèlent être la solution adéquate pour une intégration massive d’énergie renouvelable dans les réseaux alternatifs existants. En effet, les réseaux en courant continu sont capables de transmettre de manière efficace des niveaux de puissance élevés sur de très longues distances par rapport aux réseaux alternatifs car, à partir d'une certaine puissance à transmettre, il existe une distance limite à partir de laquelle la transmission d’énergie en courant alternatif perd sa compétitivité face à la transmission en courant continu. L'un des principaux défis liés au développement de ces réseaux de transport d’électricité à courant continu ou Supergrid, concerne leur protection contre des défauts de type court-circuit sur des liaisons en courant continu. . Dans ce travail de thèse, un nouveau concept de stratégie de protection des réseaux en courant continu à haute tension en cas de défaut court-circuit est proposé. La stratégie repose sur une philosophie de protection ayant comme priorité la suppression du courant de défaut avant l’isolation de la liaison en défaut. Elle est basée sur l’utilisation de disjoncteurs mécaniques à courant continu sans avoir recours à des limiteurs de courant de défaut. Une séquence de protection primaire ainsi que deux séquences de sauvegarde en cas de défaillance de disjoncteurs ont été développées, testées et validées à l’aide de simulations de transitoires électromagnétiques et de simulations temps-réel. En outre, les algorithmes des relais de protection ont été implémentés avec l'aide de l’outil d’analyse fonctionnelle descendante SADT (Structured Analysis and Design System). Cette thèse a été effectuée dans le cadre du SuperGrid Institute, une plate-forme de recherche collaborative visant à développer des technologies pour les futurs réseaux de transport d'électricité et regroupant l'expertise d'industries telles que GE Grid Solutions et les laboratoires de recherche publique comme le laboratoire de génie électrique de Grenoble (G2Elab) Multi-terminal High Voltage Direct Current (MTDC) grids,have been proven to be an adequate solution for massive integration of renewable energy power to existing High Voltage Alternating Current (HVAC) grids. Indeed, HVDC grids are capable of transmitting efficiently high level of power over very long distances compared to HVAC grids since, from a certain power to be transmitted, there is a limited distance from which the AC power transmission loses its efficiency and becomes very costly compared to DC power transmission. One of the main challenges related to the development of theses multi-terminal HVDC grids, or Supergrids, concerns their protection against DC short-circuit faults. In this thesis, a new concept of protection strategy for MTDC grids in case of permanent short-circuit fault on a DC cable has been proposed. The strategy is based on the non-selective fault clearing philosophy where the priority is given to the suppression of the fault current before isolating the faulty transmission line. The strategy is based on mechanical DC breakers and no fault current limiting devices are used. A primary protection sequence as well as two back-up sequences in case of breakers operation failure have been developed, tested and validated through Electromagnetic Transient (EMT) and Real-Time (RT) simulations. Also, algorithms to be implemented on protective relays have been designed with the help of the Structured Analysis and Design System (SADT). This PhD thesis has been performed in the frame of the SuperGrid Institute, a collaborative research platform aiming to develop technologies for the future electricity transmission network and bringing together the expertise of industries such as GE grid solutions and public research laboratories as the Grenoble Electrical Engineering Laboratory (G2Elab)

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Wu, Hongwei. "Étude et analyse globale de l’efficacité énergétique d’un micro-réseau urbain à courant continu." Thesis, Compiègne, 2017. http://www.theses.fr/2017COMP2386/document.

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Abstract:

L’objectif de cette thèse est d’étudier les pertes dans un micro-réseau urbain à courant continu ayant comme but principal l’amélioration de l’efficacité énergétique. Sachant qu’un tel micro-réseau multi-source consiste en plusieurs sources dont les natures sont très différentes, les convertisseurs statiques sont indispensables mais ils apportent des pertes de puissance. Ces pertes sont très variables en particulier avec les sources renouvelables comme les panneaux photovoltaïques. Dans la littérature le rendement du convertisseur est souvent traité comme une constante, mais des tests expérimentaux sont effectués pour prouver que le rendement est variable. Afin d’étudier les pertes en détail, un état de l’art sur les convertisseurs statiques a été effectué pour estimer les pertes en fonction de divers paramètres et variables. En considérant la précision d’estimation et la vitesse de calcul, un modèle énergétique moyen basé sur la fiche technique des composants utilisés est établi. Des tests expérimentaux sont effectués pour valider ce modèle sur les différents convertisseurs DC/DC et DC/AC utilisés dans le micro-réseau. Grâce à la simplicité de ce modèle, il peut s’insérer dans le système du contrôle en temps réel. Par conséquent, des stratégies de pilotage du micro-réseau sont proposées pour prendre en compte le rendement variable dans le contrôle global et local du micro-réseau. Ces stratégies permettent d’avoir un délestage flexible des puissances dans le micro-réseau et d’accélérer la vitesse de convergence du contrôle, avec la connaissance des pertes de chaque convertisseur à chaque instant. Les résultats montrent que ces stratégies conduisent à la réduction du coût énergétique et améliorent légèrement le rendement global du micro-réseau The object of the thesis is to study the power losses in an urbain DC microgrid in order to improve the energy efficiency. Noted that such a multi-source microgrid consist of several sources whose nature is different one from another, the static power converters are essential but they brings power losses. The power losses are quite variable in particular with the renewable energy source such as the photovoltaic panels. In the litteral works the converter efficiency is often treated as a constant, but experimental tests are carried out to show its variation. For the sake of study the power loss thoroughly, a state of art of the static converter is studied to develop a simple and fast estimation methode of power losses. Aiming at the tradeoff between the estimation accurancy and the calculation time, an averaged energy model is developped on the basis of the component datasheet. The experimental tests are carried out to validate the application of the model on the DC/DC and DC/AC converters used in the microgrid. Due to its simplicity, the model can be implemented in the real-time system. Thus the energy management strategies are proposed to interact with the variable efficiency on the high and low level control. These strategies are capable of shedding the powers in the microgrid with flexibility and accelerating the the convergency spped of control through the knowledge of power losses of each converter. The results show that the energy cost has decreased and the microgrid global efficiency is slightly improved

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Rafesthain, Thierry. "Modélisation d'un réseau à courant continu isolé pour la simulation de perturbations électromagnétiques." Grenoble INPG, 1990. http://www.theses.fr/1990INPG0070.

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Abstract:

Le but de ce travail est la modélisation d'un réseau à courant continu isolé afin de simuler les perturbations électromagnétiques conduites existant sur le réseau à l'aide du logiciel circuit. Tout d'abord nous mobilisons avec la transformation de Park une machine synchrone double, quadruple, n uple étoiles dans le but d'en déterminer toutes les grandeurs internes de deux matières différentes : par une série de sept essais puis par un essai statique de réponse en fréquence. Ensuite nous associons la machine synchrone double étoile avec des ponts redresseurs pour caractériser les réactances de commutation à introduire dans le schéma équivalent de la machine pour différents cas de fonctionnement. La partie suivante concerne l'implantation de la Transformée de Fourier Rapide dans le logiciel CIRCUIT puis son utilisation sur des exemples concrets d'alimentation d'électronique de puissance. Pour clore nous faisons l'étude de l'impédance d'entrée d'un hacheur, en présence de perturbations. Après des résultats obtenus par simulation, une étude théorique originale est développée puis validée par des résultats expérimentaux

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Yao, Ziwen. "Régulateur adaptatif robuste pour les liaisons de transport a courant continu en haute tension." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1993. http://www.theses.fr/1993INPL051N.

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Abstract:

Cette thèse présente un ensemble de méthodes de synthèse du contrôle commande adaptatif robuste dans le domaine fréquentiel pour les liaisons de transport à courant continu en haute tension destine à améliorer la stabilité en basse fréquence du réseau. Cet ensemble de méthodes consiste en une méthode de modélisation des réseaux d'interconnexion, une méthode d'analyse de stabilité pour les réseaux d'interconnexion, une approche d'identification des réseaux électriques et une approche de synthèse du régulateur adaptatif-robuste. La méthode de simplification de modélisation des réseaux d'interconnexion est fondée sur des propriétés algébriques: l'y-symétrie et la possibilité de découplage de la matrice de caractéristiques de fréquence des réseaux. Basé sur ces propriétés et sur le critère de stabilité de Nyquist généralisé, un critère de stabilité est proposé pour les réseaux d'interconnexion. L'approche d'identification des réseaux électriques est fondée sur ces propriétés algébriques et est réalisée à l'aide de la transformation de Fourier. Afin de montrer les avantages ainsi que les inconvénients des méthodes proposées cette thèse est illustrée par différents résultats de simulation numérique. Dans ces simulations numériques sont étudiés les phénomènes d'interaction torsionnelle entre la liaison TCCHT IFA 2000 et les turboalternateurs voisins

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Zhang, He. "Gestion décentralisée de réseaux continus à forte disponibilité en aéronautique." Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10032/document.

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Abstract:

L’évolution vers des systèmes toujours plus électriques concerne tous les moyens de transport. En particulier, les prochaines générations d’avions commerciaux. Cette tendance, amorcée avec l’Airbus A380 et le Boeing 787, devrait se poursuivre et s’amplifier. Un avion de constitution plus électrique, où l’axe de transmission principal de puissance de nature électrique se substituerait, au moins en partie, aux axes de types pneumatique, hydraulique et mécanique, pourrait être source d’amélioration au regard de critères écologiques et économiques (gain en masse, accroissement de l’efficacité énergétique, réduction des coûts de maintenance, etc.).Le développement de réseaux électriques locaux, de type continu à échange d’énergie, pourrait favoriser cette démarche. Des sources locales de production d’électricité, des charges bidirectionnelles en puissance, ainsi que des systèmes de stockage d’énergie et de dissipation, seraient alors interconnectés par un bus continu de tension, associés à des protections électriques adaptées.Plusieurs stratégies de gestion énergétique sont proposées. En fonction des objectifs, des contraintes et des moyens d’action envisagés, différents outils ont été mis en œuvre. Dans le cas d’une stratégie visant plusieurs objectifs simultanément, la logique floue apparaît comme étant un outil bien adapté. De plus, étant basée sur des règles, cet outil permet de développer naturellement une stratégie de gestion énergétique intégrant plusieurs contraintes. Deux indicateurs pour évaluer les performances de ces stratégies de supervision ont été proposés (efficacité énergétique et variation de tension). Ces indicateurs permettent de choisir une stratégie de supervision, et donnent des critères pour le dimensionnement du système de stockage et de dissipation. Ces startégies de supervision ont été testées expérimentalement.La stabilité du réseau DC local a été analysée en petit signal. Il est montré que le système hybride avec la stratégie de gestion énergétique associée peut contribuer à augmenter la marge de stabilité de ce type de réseau.Les liaisons en continu mises actuellement en œuvre dans les systèmes embarqués en aéronautique ne sont pas réversibles en puissance. La volonté de les rendre réversibles nécessite donc de revoir complètement les protections de ce type de réseau. La problématique des protections de court-circuit et de défaut d’isolation a été investiguée. Une méthode pour sélectionner la branche en défaut d’isolation est proposée. Elle est testée au moyen de l’outil de simulation Saber qui prend en compte les caractéristiques des composants réels.Les travaux réalisés dans cette thèse peuvent être généralisés pour s’appliquer dans d’autres domaines d’application tels que les véhicules électriques ou hybrides, les systèmes ferroviaires, etc The electrification trend is for all modes of transportation, particularly in the next generation of commercial aircrafts. This trend began with the Airbus A380 and Boeing 787 and it will continue. The replacement of mechanical, hydraulic and pneumatic power transfers by an electrical one is one of the most important innovations of the More Electric Aircraft in the aspect of ecologic and economic (weight reduction, energy efficiency increasing, maintenance costs reduction, etc..). The development of a local power exchange network, like a DC one, should facilitate this process. Some local electricity production, bi-directional loads and energy storage and dissipation system, are then interconnected by a DC bus, via some appropriate protections. Several power management strategies are proposed. Depending on the objectives, constraints and means of action envisaged, some tools have been implemented. In the case of a multiple objectives strategy, fuzzy logic appears to be a well suited tool . Moreover, being based on rules, this tool allows to develop naturally a power management strategy in considering several constraints. Two indicators to evaluate performance of these supervision strategies have been proposed (energy efficiency and voltage variation). These indicators help to choose a strategy of supervision, and provide criteria for sizing the storage and dissipation system. These supervision strategies were tested experimentally. The stability of the local DC network was analyzed in small signal. It is shown that the hybrid system with the associated energy management strategy can help to increase the stability margin of this type of network. The currently power connection being implemented in on-board systems is not reversible in power. To make it reversible necessitates a complete redesign of the protections. The problem of short-circuit protection and fault isolation has been investigated. A method to select the branch in insulation failure is proposed. It is tested using the Saber simulation tool that takes into account the characteristics of real components. The work in this thesis can be generalized and to be applied in other fields such as electric or hybrid vehicles, rail systems …etc

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Li, Yafang. "Etude d’un convertisseur DC-DC pour les réseaux haute tension à courant continu (HVDC) : modélisation et contrôle du convertisseur DC-DC modulaire multiniveaux (M2DC)." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2019. http://www.theses.fr/2019ECLI0006/document.

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Abstract:

Les travaux présentés dans ce mémoire portent sur les convertisseurs continu-continu (DC/DC) pour les réseaux de transport à Courant Continu (HVDC) dans un contexte de réseau maillé de type Multi Terminaux DC (MTDC). Dans ce genre de réseau, les convertisseurs DC/DC sont nécessaires pour interconnecter ces réseaux. L’objectif de ce travail est donc d’étudier un convertisseur DC/DC pour des applications à haute tension et forte puissance. De nombreux convertisseurs DC/DC classiques existent, mais ne sont pas adaptés à ces niveaux de tension et puissance. Le volume et coût sont les points clés de l’étude pour l’industrialisation des structures dédiées aux réseaux HVDC. Parmi les structures identifiées, le convertisseur DC-DC Modulaire Multiniveaux (M2DC), récent et compact, a été finalement choisi. Le travail proposé développe l’étude du M2DC en régime établi et une modélisation en modèle moyen de ce convertisseur. Ensuite, des lois de contrôle sont proposées pour valider les analyses précédentes sur la base du principe de l’inversion du modèle. Le travail vise enfin à valider les analyses et le contrôle à l’aide de la maquette du Convertisseur Modulaire Multiniveaux (MMC) du L2EP. Pour cela, un dimensionnement du M2DC basé sur le MMC existant est proposé. Enfin, des simulations HIL (Hardware-In-the-Loop) valident les analyses et montrent la faisabilité du prototypage du M2DC This work is based on Multi Terminal Direct Current (MTDC) grids. In the MTDC grid, DC/DC converter stations are needed to connect different HVDC grids. A lot of DC/DC converters have been studied and developed, but are not suitable for high voltage and great power constraints. Therefore, the objective of this work is the study of a DC/DC converter for high voltage and great power applications. For the potentially HVDC applications, the volume and costs are major criteria. According to this, a high voltage and great power potential DC/DC converter is selected, which is the DC-DC Modular Multilevel Converter (M2DC). Focusing on the M2DC, the work proposes analyses in steady state and builds an average model for the converter. Based on the average model, the basic control algorithm for the converter is developed to validate the previous analysis. Since the thesis aims to use the existing L2EP Modular Multilevel Converter (MMC) to test the M2DC model and control, a design of the M2DC based on MMC is proposed. Finally, the M2DC HIL (Hardware In-the-Loop) simulations results are presented confirming previous analyses and allowing to go on to prototyping the M2DC on the base of the existing MMC

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Freytes, Julian. "Analyse de stabilité en petit signaux des Convertisseurs Modulaires Multiniveaux et application à l’étude d'interopérabilité des MMC dans les Réseaux HVDC." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2017. http://www.theses.fr/2017ECLI0022/document.

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Abstract:

Ces travaux de thèse portent essentiellement sur la modélisation, l’analyse et la commande des convertisseurs de type MMC intégrés dans un contexte MTDC. Le premier objectif de ce travail est d’aboutir à un modèle dynamique du convertisseur MMC, exprimé dans le repère $dq$, permettant d’une part, de reproduire avec précision les interactions AC-DC, et d’exprimer, d’autre part, la dynamique interne du convertisseur qui peut interagir également avec le reste du système. Le modèle développé peut être linéarisé facilement dans le but de l’exploiter pour l’étude de stabilité en se basant sur les techniques pour les systèmes linéaires à temps invariant. Ensuite, selon le modèle développé dans le repère dq, différentes stratégies de contrôle sont proposées en fonction de systèmes de contrôle-commande existantes dans la littérature mis en places pour le convertisseur MMC. Étant donné que l’ordre du système est un paramètre important pour l'étude des réseaux MTDC en présence de plusieurs stations de conversion de type MMC, l’approche de réduction de modèles à émerger comme une solution pour faciliter l’étude. En conséquence, différents modèles à ordre réduit sont développés, et qui sont validés par la suite, par rapport au modèle détaillé, exprimé dans le repère dq. Finalement, les modèles MMC développés ainsi que les systèmes de commande qui y ont associés sont exploités, pour l’analyse de stabilité en petits signaux des réseaux MMC-MTDC. Dans ce sens, la stratégie de commande associée à chaque MMC est largement évaluée dans le but d’investiguer les problèmes majeurs qui peuvent surgir au sein d’une configuration MTDC multi-constructeurs This thesis deals with the modeling and control of MMCs in the context of MTDC. The first objective is to obtain an MMC model in dq frame which can reproduce accurately the AC- and DC- interactions, while representing at the same time the internal dynamics which may interact with the rest of the system. This model is suitable to be linearized and to study its stability, among other linear techniques. Then, based on the developed dq model, different control strategies are developed based on the state-of-the-art on MMC controllers. Since the order of the system may be a limiting factor for studying MTDC grids with many MMCs, different reduced-order models are presented and compared with the detailed dq model. Finally, the developed MMC models with different controllers are used for the MTDC studies. The impact of the chosen controllers of each MMC is evaluated, highlighting the potential issues that may occur in multivendor schemes

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Gandioli, Camille. "Du dimensionnement à l'intégration dans le réseau électrique du limiteur de courant supraconducteur." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00913689.

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Abstract:

Les travaux de cette thèse portent sur l'intégration dans le réseau électrique du limiteur supraconducteur de courant (SCFCL). Un modèle du ruban supraconducteur ont été développé et validé grâce à une comparaison avec des tests expérimentaux. Premièrement, ce modèle a permis le dimensionnement du SCFCL du projet Eoccoflow (projet européen). Dans un deuxième temps, le modèle de SCFCL est intégré dans différents types de réseau. D'une part, l'intégration du SCFCL dans les réseaux haute tension continu maillés rend vraisemblable la protection de tels réseaux. D'autre part, grâce au SCFCL de nouvelles architectures du réseau de distribution sont proposées permettant l'intégration massive de génération distribuée. Cette thèse se clot sur le dimensionnement et les tests d'un SCFCL pour un réseau à taille réduite.

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Dai, Jing. "Coordination du réglage de la fréquence entre plusieurs systèmes électriques non-synchrones reliés par un réseau à courant continu haute tension." Phd thesis, Supélec, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00633299.

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Abstract:

Cette thèse se focalise sur le problème du contrôle des flux de puissance entre plusieurs systèmes électriques AC non-synchrones reliés par un réseau à courant continu (DC). Elle propose trois schémas de commande afin de permettre aux sous-systèmes de partager leurs efforts de réglage de la fréquence et réduire ainsi le besoin de réserves propres et les coûts associés. A partir des mesures des fréquences de toutes les zones, le premier schéma de commande modifie les puissances injectées par chaque zone AC vers le réseau DC, de manière à faire réagir le système collectivement à des déséquilibres de charge. Cette réaction collective permet à chaque zone AC de réduire sa propre réserve primaire. Le deuxième schéma de commande a le même objectif que le premier, mais il agit sur les tensions continues des convertisseurs HVDC. En particulier, il modifie la tension continue de chaque convertisseur en fonction de la déviation de fréquence de la zone AC à laquelle il est connecté. Le dernier schéma de commande vise à rétablir les fréquences et les échanges de puissance à leurs valeurs nominales et prévues, respectivement, à la suite d'un déséquilibre. Il peut être combiné avec les deux autres schémas de commande. Des étudies théoriques démontrent les propriétés de stabilité des trois schémas de commande. Les résultats de simulation sur un réseau électrique de référence avec cinq zones AC illustrent leur bonne performance.

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Samimi, Shabab. "Modélisation et commande des convertisseurs MMC en vue de leur intégration dans le réseau électrique." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2016. http://www.theses.fr/2016ECLI0014/document.

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Abstract:

Le système de transport d’électricité doit évoluer pour satisfaire les besoins du marché de l’électricité et de l’insertion de la production renouvelable. Les systèmes de transport dits HVDC se développent. Les interfaces d’électroniques de puissance vont jouer un rôle majeur et doivent faire preuve d’une extrême fiabilité, d’une grande efficacité et rester économiquement abordables.La technologie MMC (Convertisseur Modulaire Multi-niveaux) connaît un essor par rapport à des technologies classiques, comme le convertisseur trois-niveaux. Sa topologie étant complexe, deux niveaux de contrôle peuvent être définis. Le premier niveau porte sur le contrôle des interrupteurs pour équilibrer les tensions des sous-modules. Le second niveau contrôle les courants, la puissance et l’énergie dans le système.Cette thèse est axée sur ce deuxième niveau de contrôle. Une approche hiérarchisée et formelle, basée sur l’inversion du modèle pour le contrôle de l’énergie du MMC est présentée. Pour ce contrôle, différentes méthodes ont été proposées et comparées. Cela implique de développer une modélisation, mettre en place un contrôle. Différents modèles et contrôles ont été développés.Le MMC est généralement intégré dans une liaison HVDC où deux stations AC/DC ont un contrôle différent. Un soin particulier doit être apporté à la station dédiée au contrôle de la tension. En effet, la gestion de l’énergie dans le MCC est un point critique pour la stabilité de la tension.Enfin, les différents types de contrôle évoqués ont été étudiés dans le cas d’une liaison HVDC. Il a été montré que les échanges entre le bus DC et les MMC jouent un rôle important pour la régulation de la tension du bus DC In future, the capability of the electric power transmission continues to grow due to renewable energy production and the needs of electrical market. Consequently, many HVDC transmission systems are developed. Definitely the power electronic interfaces will play a key role to provide high reliability, good efficiency and cost effectiveness for this AC/DC conversion.Recently, the Modular Multilevel Converter (MMC) has taken the advantage over the more classical converter as three-level VSC. Since MMC topology is complex, two different control levels may be distinguished: the control of the switches mainly orientated on the balance of hundreds of voltage on the elementary submodules, the higher level control whose aim is to control the currents, power and energy in the system.This thesis is oriented mainly on the latter. It discusses a hierarchical and formal approach for the MMC to control the energy in all the storage elements. At first it is shown that an energy control is required mandatory. Secondly, it supposes to develop an energetic model which is inverted to design the energy control. Then different solutions of control have been developed and discussed.In the majority of applications, MMC is integrated in an HVDC point to point link where the two AC/DC substations have different roles. A specific attention has to be paid on the station which controls the voltage since the way to manage the energy in the MMC has a critical role in the DC voltage stability.Finally, all these types of control have been tested and discussed on an HVDC. It is shown that the exchange between the DC bus and the MMC placed on both sides play a key role in the DC bus voltage regulation

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Dai, Jing. "Frequency control coordination among non-synchronous AC areas connected by a multi-terminal HVDC grid." Phd thesis, Supélec, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00783519.

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Abstract:

This thesis addresses the problem of frequency control in a power system composed of several non-synchronous AC areas connected by a multi-terminal HVDC grid. For this system, we propose three control schemes, two for primary frequency control and one for secondary frequency control. Based on remote measurements of the other areas' frequencies, the first control scheme modifies the power injections from the different AC areas into the DC grid so as to make the system collectively react to load imbalances. This collective reaction allows each individual AC area to downscale its primary reserves. The second control scheme has the same objective with the first one, but acts on the DC voltages of the HVDC converters. In particular, it modifies the DC voltage of each converter based on the frequency deviation of the AC area it is connected to. The last control scheme aims at restoring the frequencies and the power exchanges to their nominal or scheduled values in the aftermath of a power imbalance. It can be combined with the other two control schemes. Theoretical studies reveal the stability properties of the three control schemes. Simulation results on a benchmark power system with five AC areas confirm their good performance.

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Auran, Geoffrey. "Full selective protection strategy for multi-terminal cable HVDC grids based on HB-MMC converters." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAT060/document.

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Abstract:

Les réseaux multi-terminaux à courant continu sont une solution efficace pour intégrer l’énergie électrique produite en grande quantité par de grands parcs éoliens offshore. Bien que le recours à la technologie HVDC soit maitrisé pour des applications point-à-point, des verrous technologiques sont encore à lever pour permettre une exploitation sûre d’un réseau à courant continu. La protection est le principal domaine technique pour lequel des progrès sont encore attendu. Des stratégies de protection fiables et assurant le meilleur ratio technico-économique sont à l’étude. Ces travaux de thèse ont pour objectif la mise en œuvre d’une philosophie de protection à sélectivité totale, identique à celle utilisée dans les réseaux de transport traditionnels. Cette étude considère l’utilisation de liaison par câbles uniquement, de convertisseurs VSC-MMC composées de sous-modules en demi-pont et de disjoncteurs hybrides à courant continu. Une association de deux algorithmes de détection de défaut a été proposée. Une étude du temps disponible pour l’élimination du défaut a été menée. Enfin, des simulations numériques avec le logiciel EMTP ont permis d’évaluer la fiabilité de la stratégie de protection In a near future, multi-terminal High Voltage Direct Current grids (MT-HVDC grids) appear to be a suitable solution for the integration of power electricity produced by remote offshore windfarms into the AC transmission system. Though the recourse to HVDC point-to-point links is well-known, challenges still remain for a safe operation of HVDC grids. Protection is the main technical field still under study and reliable protection strategies ensuring the best technological and economic ratio are investigated. This thesis focused on a full selective protection philosophy similar to the one applied to AC transmission systems. The consideration of cable links, Half-Bridge VSC-MMC converters and hybrid DC circuit breakers defines the frame of the study. An association of two algorithms for the identification of faults is suggested. The time available for the fault clearing process has been investigated. Simulations performed with EMTP software have been used to evaluate the reliability of the suggested strategy

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Cuenot, Jérémy. "Architectures d'alimentation et de commande des actionneurs haute-vitesse connectés aux réseaux avioniques à tension variable." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0263/document.

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Abstract:

La révolution technologique majeure des nouveaux aéronefs repose sur une électrification intensive de nombreux constituants de l'appareil et le fait que la vitesse des génératrices électriques n'est plus fixe mais variable. Cette nouvelle manière de générer la puissance électrique engendre des variations de tension sur les réseaux DC. De plus, pour accroître la compacité des Machines Synchrones à Aimants Permanents (MSAP) à puissance donnée, on augmente autant que possible leur vitesse d'entrainement, en les associant pour certaines applications à des réducteurs mécaniques. La variation du niveau de tension du bus DC alimentant une MSAP haute vitesse implique son dimensionnement afin d'assurer sa contrôlabilité sur toute la plage de vitesse reportant d'importantes contraintes sur l'onduleur de tension. Pour pallier ce problème, une solution consiste à intercaler un convertisseur DC/DC entre le filtre d'entrée et l'onduleur de tension pour maintenir la tension DC d'entrée de l'onduleur à une valeur adaptée au fonctionnement de la MSAP et optimiser son dimensionnement. Cependant, cette solution augmente l'ordre du système, ce qui accroît la complexité de son contrôle, accentuée par les contraintes liées à la nature haute-fréquence des MSAP considérées.Les travaux menés dans cette thèse concernent l'étude, l'optimisation et le contrôle des structures d'alimentation des actionneurs haute vitesse connectés aux réseaux DC avioniques à tension variable. Il en résulte que pour les applications avioniques considérées, ces architectures d'alimentation intégrant un convertisseur DC/DC supplémentaire permettent de réduire sa masse et son volume sans dégrader le rendement global de la chaîne de conversion notamment avec les convertisseurs à source impédante qui permettent de supprimer structurellement les ondulations de courant en entrée du convertisseur. De plus, des stratégies de commande Pulse Amplitude Modulation employées avec des architectures de contrôle non-linéaires (platitude, passivité) permettent d'assurer le contrôle de ces MSAP haute-vitesse tout en assurant leur stabilité sur toute la plage de fonctionnement The main technological revolution of the new aircrafts is based on intensive electrification of many components of the aircraft. Moreover, the speed of electrical generators is no longer fixed but variable. This new way of generating electrical power generates voltage variations on DC networks. Besides, to increase the compactness of the Permanent Magnet Synchronous Machines (PMSM) at a given power, their mechanical speed is increased as much as possible by combining them with mechanical reducers for certain applications. The variation of the voltage level of the DC bus supplying a high-speed PMSM implies its sizing in order to ensure its controllability over the entire speed range which carries significant stresses on the Voltage Source Inverter (VSI). To solve this problem, one solution consists in adding an extra DC / DC converter between the input filter and the VSI to maintain the inverter input voltage at a value adapted to the operating point of the PMSM and to optimize its dimensioning. However, this solution increases the order of the system, which increases the complexity of its control, accentuated by the constraints related to the high-frequency nature of the PMSMs considered. The work carried out in this thesis concerns the study, the optimization and the control of the power supply architecture of the high-speed actuators connected to variable-voltage avionic DC networks. As a result, for the avionics applications considered, these power supply architectures integrating an additional DC / DC converter make it possible to reduce the mass and the volume of the power supply structure without degrading the overall efficiency of the conversion chain, in particular by using the impedance-source converters which allow to cancel the DC input current ripples. In addition, Pulse Amplitude Modulation (PAM) control strategies used with non-linear control architectures (flatness, passivity) make it possible to control these high-speed PMSMs while ensuring their stability over the entire operating range

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Shinoda, Kosei. "Contrôle et opération des réseaux HVDC multi-terminaux à base de convertisseurs MMC." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2017. http://www.theses.fr/2017ECLI0017.

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Abstract:

Cette thèse porte sur la commande de réseaux multi-terminaux à courant continu (MTDC) basés sur des convertisseurs multiniveaux modulaires (MMCs).Tout d’abord, notre attention se focalise sur l'énergie stockée en interne dans le MMC qui constitue un degré de liberté additionnel apporté par sa topologie complexe. Afin d’en tirer le meilleur parti, les limites de l’énergie interne sont formulées mathématiquement.Afin de maîtriser la dynamique de la tension DC, l’utilisation de ce nouveau degré de liberté s’avère d’une grande importance. Par conséquent, une nouvelle de stratégie de commande, nommée «Virtual Capacitor Control», est proposée. Cette nouvelle méthode de contrôle permet au MMC de se comporter comme s’il possédait un condensateur de taille réglable aux bornes, contribuant ainsi à l’atténuation des fluctuations de la tension DC.Enfin, la portée de l’étude est étendue au réseau MTDC. L'un des défis majeurs pour un tel système est de faire face à une perte soudaine d'une station de convertisseur qui peut entraîner une grande variation de la tension du système. A cet effet, la méthode de statisme de tension est la plus couramment utilisée. Cependant, l'analyse montre que l'action de contrôle souhaitée risque de ne pas être réalisée lorsque la marge disponible de réserve de puissance du convertisseur est insuffisante. Nous proposons donc une nouvelle structure de contrôle de la tension qui permet de fournir différentes actions en fonction du signe de l'écart de la tension suite à une perturbation, associée à un algorithme qui détermine les paramètres de statisme en tenant compte du point de fonctionnement et de la réserve disponible à chaque station The scope of this thesis includes control and management of the Modular Multilevel Converter (MMC)-based Multi-Terminal Direct Current (MTDC).At first, our focus is paid on the internally stored energy, which is the important additional degree of freedom brought by the complex topology of MMC. In order to draw out the utmost of this additional degree of freedom, an in-depth analysis of the limits of this internally stored energy is carried out, and they are mathematically formulated.Then, this degree of freedom of the MMC is used to provide a completely new solution to improve the DC voltage dynamics. A novel control strategy, named Virtual Capacitor Control, is proposed. Under this control, the MMC behaves as if there were a physical capacitor whose size is adjustable. Thus, it is possible to virtually increase the equivalent capacitance of the DC grid to mitigate the DC voltage fluctuations in MTDC systems.Finally, the scope is extended to MMC-based MTDC grid. One of the crucial challenges for such system is to cope with a sudden loss of a converter station which may lead to a great variation of the system voltage. The voltage droop method is commonly used for this purpose. The analysis shows that the desired control action may not be exerted when the available headroom of the converter stations are insufficient. We thus propose a novel voltage droop control structure which permits to provide different actions depending on the sign of DC voltage deviation caused by the disturbance of system voltage as well as an algorithm that determines the droop parameters taking into account the operating point and the available headroom of each station

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Gonzalez-Torres, Juan Carlos. "Transient stability of high voltage AC-DC electric transmission systems." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS041.

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Abstract:

Les nouvelles politiques adoptées par les autorités nationales ont encouragé pendant les dernières années l'intégration à grande échelle des systèmes d'énergie renouvelable (RES). L'intégration à grande échelle des RES aura inévitablement des conséquences sur le réseau de transport d'électricité tel qu'il est conçu aujourd'hui, car le transport de l'électricité massif sur de longues distances pourrait amener les réseaux de transport à fonctionner près de leurs limites, réduisant ainsi leurs marges de sécurité. Des systèmes de transport d’électricité plus complexes seront donc nécessaires.Dans ce scénario, les systèmes de transmission à Courant Continu Haute Tension (HVDC) constituent la solution la plus intéressante pour le renforcement et l'amélioration des réseaux à Courant Alternatif (AC) existants, non seulement en utilisant des configurations point à point, mais aussi dans des configurations multi-terminales. L'introduction des systèmes HVDC aboutira à terme à un réseau électrique hybride haute tension AC/DC, qui doit être analysé comme un système unique afin de mieux comprendre les interactions entre le réseau AC et le réseau DC.Cette thèse porte sur l'analyse de la stabilité transitoire des systèmes de transmission électrique hybrides AC/DC. Plus particulièrement, deux questions ont été abordées: Quel est l'impact d'un défaut du réseau DC sur la stabilité transitoire du réseau AC? Comment est-il possible de se servir des systèmes de transmission DC en tant qu'actionneurs afin d'améliorer la stabilité transitoire AC ?Dans la première partie de ce travail, les modèles mathématiques du réseau hybride AC/DC sont décrits ainsi que les outils nécessaires à l'analyse du système en tenant compte de sa nature non linéaire. Ensuite, une analyse approfondie de la stabilité transitoire du réseau électrique dans le cas particulier d'un court-circuit dans le réseau DC et l'exécution des stratégies de protection correspondantes sont effectuées. En complément, des indicateurs de stabilité et des outils pour dimensionner les futurs réseaux de la MTDC afin de respecter les contraintes des stratégies de protection existantes sont proposés.La deuxième partie de la thèse porte sur les propositions de commande pour la modulation des références de puissance des systèmes de transmission HVDC dans le but d'améliorer la stabilité transitoire du système AC connecté à ce réseau DC. Tout d'abord, nous axons notre étude sur le contrôle non linéaire des liaisons HVDC point à point dans des liaisons hybrides AC/DC. La compensation rapide des perturbations de puissance, l'injection de puissance d'amortissement et l'injection de puissance de synchronisation sont identifiées comme des mécanismes par lesquels les systèmes HVDC peuvent améliorer les marges de stabilité des réseaux AC.Enfin, une stratégie de contrôle pour l'amélioration de la stabilité transitoire par injection de puissance active dans par un réseau MTDC est proposée. Grâce à la communication entre les stations, la commande décentralisée proposée injecte la puissance d'amortissement et de synchronisation entre chaque paire de convertisseurs en utilisant uniquement des mesures au niveau des convertisseurs. L'implémentation proposée permet d'utiliser au maximum la capacité disponible des convertisseurs en gérant les limites de puissance d'une manière décentralisée The new policy frameworks adopted by national authorities has encouraged the large scale-integration of Renewable Energy Systems (RES) into bulk power systems. The large-scale integration of RES will have consequences on the electricity transmission system as it is conceived today, since the transmission of bulk power over long distances could lead the existing transmission systems to work close to their limits, thus decreasing their dynamic security margins. Therefore more complex transmissions systems are needed.Under this scenario, HVDC transmission systems raise as the most attractive solution for the reinforcement and improvement of existing AC networks, not only using point-to-point configurations, but also in a Multi-Terminal configuration. The introduction of HVDC transmission systems will eventually result in a hybrid high voltage AC/DC power system, which requires to be analyzed as a unique system in order to understand the interactions between the AC network and the DC grid.This thesis addresses the transient stability analysis of hybrid AC/DC electric transmission systems. More in particular, two questions sought to be investigated: What is the impact of a DC contingency on AC transient stability? How can we take advantage of the of DC transmission systems as control inputs in order to enhance AC transient stability?In the first part of this work, the mathematical models of the hybrid AC/DC grid are described as well as the necessary tools for the analysis of the system taking into account its nonlinear nature. Then, a thorough analysis of transient stability of the power system in the particular case of a DC fault and the execution of the corresponding protection strategies is done. As a complement, stability indicators and tools for sizing future MTDC grids in order to respect the constraints of existing protection strategies are proposed.The second part of the thesis addresses the control proposals for the modulation of power references of the HVDC transmission systems with the purpose of transient stability enhancement of the surrounding AC system. Firstly, we focus our study in the nonlinear control of point-to-point HVDC links in hybrid corridors. Fast power compensation, injection of damping power and injection of synchronizing power are identified as the mechanisms through which HVDC systems can improve stability margins.Finally, a control strategy for transient stability enhancement via active power injections of an MTDC grid is proposed. Using communication between the stations, the proposed decentralized control injects damping and synchronizing power between each pair of converters using only measurements at the converters level. The proposed implementation allows to fully use the available headroom of the converters by dealing with power limits in a decentralized way

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Akkari, Samy. "Contrôle d'un système multi-terminal HVDC (MTDC) et étude des interactions entre les réseaux AC et le réseau MTDC." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLC069/document.

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Abstract:

La multiplication des projets HVDC de par le monde démontre l'engouement toujours croissant pour cette technologie de transport de l'électricité. La grande majorité de ces transmissions HVDC correspondent à des liaisons point-à-point et se basent sur des convertisseurs AC/DC de type LCC ou VSC à 2 ou 3 niveaux. Les travaux de cette thèse se focalisent sur l'étude, le contrôle et la commande de systèmes HVDC de type multi-terminal (MTDC), avec des convertisseurs de type VSC classique ou modulaire multi-niveaux. La première étape consiste à obtenir les modèles moyens du VSC classique et du MMC. La différence fondamentale entre ces deux convertisseurs, à savoir la possibilité pour le MMC de stocker et de contrôler l'énergie des condensateurs des sous-modules, est détaillée et expliquée. Ces modèles et leurs commandes sont ensuite linéarisés et mis sous forme de représentations d'état, puis validés en comparant leur comportement à ceux de modèles de convertisseurs plus détaillés à l'aide de logiciels de type EMT. Une fois validés, les modèles d'état peuvent être utilisés afin de générer le modèle d'état de tout système de transmissions HVDC, qu'il soit point-à-point ou MTDC. La comparaison d'une liaison HVDC à base de VSCs classiques puis de MMCs est alors réalisée. Leurs valeurs propres sont étudiées et comparées, et les modes ayant un impact sur la tension DC sont identifiés et analysés. Cette étude est ensuite étendue à un système MTDC à 5 terminaux, et son analyse modale permet à la fois d'étudier la stabilité du système, mais aussi de comprendre l'origine de ses valeurs propres ainsi que leur impact sur la dynamique du système. La méthode de décomposition en valeurs singulières permet ensuite d'obtenir un intervalle de valeurs possibles pour le paramètre de"voltage droop", permettant ainsi le contrôle du système MTDC tout en s'assurant qu'il soit conforme à des contraintes bien définies, comme l'écart maximal admissible en tension DC. Enfin, une proposition de "frequency droop" (ou "statisme"), permettant aux convertisseurs de participer au réglage de la fréquence des réseaux AC auxquels ils sont connectés, est étudiée. Le frequency droop est utilisé conjointement avec le voltage droop afn de garantir le bon fonctionnement de la partie AC et de la partie DC. Cependant, l'utilisation des deux droop génère un couplage indésirable entre les deux commandes. Ces interactions sont mathématiquement quantifiées et une correction à apporter au paramètre de frequency droop est proposée. Ces résultats sont ensuite validés par des simulations EMT et par des essais sur la plate-forme MTDC du laboratoire L2EP HVDC transmission systems are largely used worldwide, mostly in the form of back-to-back and point-to-point HVDC, using either thyristor-based LCC or IGBT-based VSC. With the recent deployment of the INELFE HVDC link between France and Spain, and the commissioning in China of a three-terminal HVDC transmission system using Modular Multilevel Converters (MMCs), a modular design of voltage source converters, the focus of the scientific community has shifted onto the analysis and control of MMC-based HVDC transmission systems. In this thesis, the average value models of both a standard 2-level VSC and an MMC are proposed and the most interesting difference between the two converter technologies -the control of the stored energy in the MMC- is emphasised and explained. These models are then linearised, expressed in state-space form and validated by comparing their behaviour to more detailed models under EMT programs. Afterwards, these state-space representations are used in the modelling of HVDC transmission systems, either point-to-point or Multi-Terminal HVDC (MTDC). A modal analysis is performed on an HVDC link, for both 2-level VSCs and MMCs. The modes of these two systems are specifed and compared and the independent control of the DC voltage and the DC current in the case of an MMC is illustrated. This analysis is extended to the scope of a 5-terminal HVDC system in order to perform a stability analysis, understand the origin of the system dynamics and identify the dominant DC voltage mode that dictates the DC voltage response time. Using the Singular Value Decomposition method on the MTDC system, the proper design of the voltage-droop gains of the controllers is then achieved so that the system operation is ensured within physical constraints, such as the maximum DC voltage deviation and the maximum admissible current in the power electronics. Finally, a supplementary droop "the frequency-droop control" is proposed so that MTDC systems also participate to the onshore grids frequency regulation. However, this controller interacts with the voltage-droop controller. This interaction is mathematically quantified and a corrected frequency-droop gain is proposed. This control is then illustrated with an application to the physical converters of the Twenties project mock-up

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Halila, Anouar. "Étude des machines à courant continu." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 2001. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk3/ftp04/MQ61346.pdf.

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Parisy, Philippe. "Axe numérique intégré à courant continu." Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb376002525.

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Parisy, Philippe. "Axe numérique intégré à courant continu." Grenoble INPG, 1986. http://www.theses.fr/1986INPG0105.

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Abstract:

Realisation d'un axe numerique integre pour moteur a courant continu dont les performances minimales satisfassent les criteres industriels; le coeur du systeme est constitue d'un microprocesseur 16 bits. Conception et realisation materielle et logicielle de l'axe; etude des asservissements de couple, vitesse et position permettant de respecter le cahier des charges. Problemes lies a la regulation aux basses vitesses et solutions permettant d'ameliorer le comportement de l'axe dans ce domaine. Certaines structures et algorithmes permettant d'ameliorer les performances dynamiques, par rapport a la consigne ou aux perturbations, sont etudiees, testees et comparees

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Benahmed, Sif Eddine. "Distributed Cooperative Control for DC Microgrids." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2021. http://www.theses.fr/2021LORR0056.

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Abstract:

Au cours des dernières années, le réseau électrique connait une transformation rapide avec la pénétration massive des unités de production renouvelables et distribuées. Le concept de microgrids (micro-réseau électrique) est un élément clés de cette transition énergétique. Ces micro-réseaux sont constitués par un ensemble de plusieurs unités de production distribuées (DGUs), d'unités de stockage (SUs) et de charges interconnectées par des lignes électriques. Un microgrid peut être installé dans plusieurs endroits, par exemple dans des maisons, des hôpitaux, des quartiers, etc. et fonctionne soit en mode connecté au réseau principale, soit en mode isolé (autonome). Les microgrids sont confrontés à plusieurs défis liés à la garantie de la stabilité, la cybersécurité, l'optimisation des coûts énergétiques, la gestion de l'énergie, la qualité de l'énergie, etc. Dans ce travail, nous concentrons notre attention sur le contrôle des microgrids à courant continu en mode de fonctionnement autonome. La principale contribution de cette thèse est l’établissement de lois de commande par retour d’état distribuées assurant un partage de courant proportionnel entre les unités de production, une régulation de la tension moyenne des lignes et un équilibrage simultané des états de charge des éléments de stockage. En partant de l'hypothèse que les agents (DGU ou SU) ont les mêmes paramètres physiques, la preuve de la convergence exponentielle et globale est donnée en l’absence d’une connaissance de la charge présente sur le réseau. La thèse est divisée en trois parties. La première partie présente le concept des microgrids, un état de l’art sur leurs stratégies de contrôle et les préliminaires mathématiques nécessaires tout au long du manuscrit. La deuxième partie constitue la contribution théorique de cette thèse et aborde la synthèse de lois de contrôle distribuées, garantissant les objectifs envisagés en l’absence d’une connaissance de la charge variable sur le réseau et même en cas de perturbation constantes au niveau de l’entrée de commande. Cette garantie est apportée en considérant trois actions intégrales distribuées de type consensus. Dans la troisième partie, les contrôleurs proposés sont évalués dans différents scénarios par le biais de simulation Matlab/Simulink et de tests Hardware-in-the-Loop (HIL) en temps réel. Les résultats montrent que les objectifs de contrôle sont atteints avec succès, ce qui illustre l'efficacité de la méthodologie de contrôle proposée In recent years, the power grid has undergone a rapid transformation with the massive penetration of renewable and distributed generation units. The concept of microgrids is a key element of this energy transition. Microgrids are made up of a set of several distributed generation units (DGUs), storage units (SUs) and loads interconnected by power lines. A microgrid can be installed in several locations, for example in houses, hospitals, a neighborhood or village, etc., and operates either in connected mode to the main grid or in isolated (autonomous) mode. Microgrids are facing several challenges related to stability assurance, cyber-security, energy cost optimization, energy management, power quality, etc. In this work, we focus our attention on the control of islanded direct current microgrids. The main contribution is the design of a new distributed control approach to provably achieve current sharing, average voltage regulation and state-of-charge balancing simultaneously with global exponential convergence. The main tools are consensus in multi-agent systems, passivity, Lyapunov stability, linear matrix inequalities, etc. The thesis is divided into three parts. The First part presents the concept of microgrids, a literature review of their control strategies and the mathematical preliminaries required throughout the manuscript. The second part deals with the design of the proposed distributed control approach to achieve the considered objectives. The system is augmented with three distributed consensus-like integral actions, and a distributed-based static state feedback control architecture is proposed. Starting from the assumption that the agents (DGUs or SUs) have the same physical parameters, we provide proof of global exponential convergence. Moreover, the proposed control approach is distributed, i.e., each agent exchange relative information with only its neighbors through sparse communication networks. The proposed controllers do not need any information about the parameters of the power lines neither the topology of the microgrid. The control objectives are reached despite the unknown load variation and constant disturbances. In the third part, the proposed distributed controllers are assessed in different scenarios through Matlab/Simulink simulation and real-time Hardware-in-the-Loop experiment. The results show that the control objectives are successfully achieved, illustrating the effectiveness of the proposed control methodology

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Neuhaus, Kolja. "Conception d'un réseau LVDC à base de sources d'énergie durable et de plusieurs types d'éléments de stockage électrochimiques." Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30306.

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Abstract:

Dans le contexte d'une crise énergétique, écologique et climatique, l'intégration de sources d'énergie renouvelables dans les réseaux électriques apparait comme une nécessité absolue. Cette thèse propose dans un premier temps une étude bibliographique des technologies de production d'énergie renouvelable, des éléments de stockage d'énergie et des réseaux électriques avec un focus sur les micro-réseaux LVDC. Des méthodologies sont mises en place pour la modélisation de la production photovoltaïque de la plateforme BIPV ADREAM du LAAS-CNRS en se basant sur la base de données intégrée au bâtiment ainsi que pour la modélisation de différentes technologies de stockage électrochimique telles que les batteries au plomb, lithium, polymère ou encore hybrides Carbone. L'hydrogène est étudié comme un possible vecteur d'énergie de demain. Une synthèse est donnée sur ses applications industrielles et comme moyen de stockage d'énergie ainsi que sa production par électrolyse de l'eau en utilisant des sources photovoltaïque, concept nommé " Solar fuels ". Un prototype de chaîne de conversion d'énergie solaire en hydrogène a été conçu en collaboration avec le laboratoire RCAST de Tokyo, et comprenant panneaux photovoltaïques haut rendement à triple jonction, électrolyseurs à taille réduite, architectures de micro-convertisseurs Buck et Boost distribués et éléments de stockage lithium, et est proposé pour la partie expérimentale de cette thèse avec le but d'obtenir un haut rendement tout en permettant un contrôle précis In the context of an energy, ecological and climate crisis, integrating renewable energy sources in electrical grids appears as an absolute necessity. A bibliographic study of renewable energy production technologies, energy storage elements and electrical grids with a specific focus on LVDC micro-grids is proposed in this thesis. Modeling methodologies for the photovoltaic energy production of the BIPV platform ADREAM of LAAS-CNRS based on the building's integrated database as well as for multiple electrochemical storage technologies such as lead, lithium polymer and hybrid carbon batteries. Hydrogen is investigated as possible vector of energy for the future. An overview of industrial hydrogen applications and usages of hydrogen as energy storage is given as well as an insight on the concept of hydrogen production through water electrolysis using photovoltaic sources, named "solar fuels". A prototype of a solar to hydrogen energy conversion chain was designed in collaboration with the RCAST laboratory, Tokyo. The prototype serves as an experimental part for this thesis and is composed of high efficiency triple junction photovoltaic cells, small scale electrolyzer cells, distributed Buck and Boost micro-converter architectures and lithium storage elements with the goal of achieving high solar to hydrogen conversion efficiency while permitting precise control

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Pang, Shengzhao. "Contribution to Stability Analysis and Stabilization of DC Microgrids : Application of the Concept of Passivity." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2020. https://docnum.univ-lorraine.fr/ulprive/DDOC_T_2020_0121_PANG.pdf.

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Abstract:

Cette thèse se concentre sur le problème de stabilité des micro-réseaux DC, en particulier dans les applications de transport électrifié. L'objectif principal de cette thèse est de résoudre les problèmes de stabilité et de trouver des améliorations liées à l'analyse de stabilité et à la stabilisation des micro-réseaux DC. Dans les applications considérées, la stabilité est toujours un critère clé dans la conception des micro-réseaux DC. Ces systèmes, constitués principalement de plusieurs convertisseurs et filtres LC en cascade et/ou en parallèle, peuvent souffrir d'instabilité, même si chacun des sous-systèmes est stable tout seul. De plus, les micro-réseaux DC dans les applications de transport électrifié peuvent avoir une structure variante dans le temps, avec des modes de fonctionnement très flexibles. En effet, les sources et les charges peuvent changer leurs modes de fonctionnement, ou même rejoindre ou quitter le micro-réseau de manière «plug-and-play». Cette caractéristique rend difficile la réalisation d'études de stabilité et requière un niveau d’exigence très élevé pour la conception des régulateurs. Pour tenter de résoudre ces problèmes, le concept de passivité est appliqué dans cette thèse. En fait, une étude générale de stabilité est proposée à l’aide de la théorie de la passivité qui garantit qu'un micro-réseau est stable tant que les conditions de passivité sont respectées par chacun de ses constituants et que l’interconnexion de ces derniers obéit à des conditions précises. De cette façon, l'objectif de stabilisation peut être traité au niveau des constituants du micro-réseau afin d’éviter d'investiguer l’ensemble du micro-réseau, fournissant ainsi une immunité contre les variations du système. Pour ce faire, une méthode de « Passivity-Based Control » (PBC), dite « Interconnection and Damping Assignment Passivity-Based Control » (IDA-PBC), est d'abord appliquée à deux convertisseurs DC/DC typiques. Cet objectif est atteint en concevant une matrice d'interconnexion adaptative pour établir des liaisons internes dans le modèle Hamiltonian du système, appelé « Port-Controlled Hamiltonian » (PCH) et pour générer une loi de commande unique. Ensuite, la stabilisation du micro-réseau DC est obtenue en développant un IDA-PBC modifié au niveau du sous-système. Les effets d'instabilité provoqués par le filtre LC, et également ceux provoqués par l'interaction entre les sous-systèmes sont pris en compte dans la conception du contrôleur. De plus, un observateur est ajouté au contrôleur PBC pour résoudre l'effet provoqué par les incertitudes des paramètres et du modèle. Par la suite, une stratégie de passivation est proposée pour stabiliser les micro-réseaux DC. Celle-ci est réalisée en développant un contrôleur PBC préservant la propriété de passivité du point de vue de l'interconnexion. Toute la théorie et les méthodes proposées peuvent garantir la stabilité du micro-réseau DC au sens large signal. En plus, les méthodes de contrôle proposées sont validées par des résultats extensifs de simulation, expérimentaux et Hardware-in-the-loop (HIL) This dissertation focuses on dealing with the stability issues of DC microgrids, especially in electrified transportation applications. The main objective of this dissertation is to solve problems and find improvements related to the stability analysis and stabilization of DC microgrids. In the applications under consideration, stability is still a key issue in the design of DC microgrids. These systems, mainly consisting of multiple cascaded and/or parallel converters and LC filters, can suffer from instability, even when individual converters are stable alone. Moreover, DC microgrids in electrified transportation applications may have a time-varying structure, with highly flexible subsystems and operating modes. Both sources and loads can switch their operation patterns, or even join or quit the microgrid in a plug-and-play manner. This feature makes it difficult to conduct the stability studies, and puts forward higher requirements for controller design. To consider the aforementioned issues, the concept of passivity is studied in this dissertation. Indeed, the general stability study is established using the passivity concept which ensures that a microgrid is stable as long as all its components meet the passivity conditions and are interconnected to each other under certain conditions. In this way, the stabilization objective is localized to avoid investigating the whole microgrid, thereby offering immunity against system variations. Initially, a branch of Passivity-Based Control (PBC), i.e. the Interconnection and Damping Assignment Passivity-Based Control (IDA-PBC), is applied to two typical DC/DC converters. This is achieved by designing an adaptive interconnection matrix to establish internal links in Port-Controlled Hamiltonian (PCH) models and to generate a unique control law. Then, the stabilization of DC microgrids is achieved by developing a modified IDA-PBC at the subsystem level. The instability effects caused by the LC filter, and also caused by the interaction between subsystems are taken into account in the controller design. Moreover, a nonlinear observer is added to the PBC controller to solve the effect caused by parameter and model uncertainties. Afterward, a passivation strategy is proposed to stabilize DC microgrids. This is achieved by developing a PBC controller that preserves the passivity property from the interconnection perspective. All the proposed PBC theory and estimation technology can guarantee the large-signal stability of the DC microgrid. In addition to these theoretical backgrounds, the proposed control methods are validated by extensive simulation, experimental, and Hardware-in-the-loop (HIL) results

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Cyr, Claude. "Convertisseur haute performance de courant alternatif\continu, réversible, controlé par uP, appliqué à l'alimentation d'un actionneur à courant continu." Thèse, Université du Québec à Trois-Rivières, 1989. http://depot-e.uqtr.ca/5741/1/000574365.pdf.

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Chuladaycha, Nontawat. "Amélioration du rendement des alimentations continu-continu fort courant par optimisation de la commande." Lyon, INSA, 1992. http://www.theses.fr/1992ISAL0033.

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Abstract:

Les performances d'une alimentation à découpage continu-continu se heurtent aux limites imposées par l'effet thermique dù aux pertes dans les commutateurs : pertes en commutation, pertes en conduction, pertes dans le circuit DRIVER. Ces pertes dépendent de la structure du convertisseur, de la fréquence de commutation , de la configuration des commutateurs et de la technologie des semi-conducteurs. Dans les convertisseurs basse tension fort courant les pertes en conduction sont très importantes et peuvent difficilement être évacuées par des refroidisseurs classiques. On peut réduire ces pertes en utilisant, comme commutateurs de puissance des transistors bipolaires avec une commande SMBD (Switch Mode Base Drive) commande qui doit être adaptée pour fournir un courant suffisant. C'est la réalisation d'une telle alimentation DC-DC 600 A avec une étude particulière de la commande qui fait l' objet de ce mémoire. Cette alimentation est destinée au soudage et le rendement obtenu dépasse 95 % The per forrnance of the high-current converter DC-DC is limited by thermal problem. This problem comes from losses of power switches: on-state oasses, switching losses and driver losses. These losses are linked to onuthe structure of converter, switching frequency, the structure of power-switch module and the semi-conducter technology. On the law-voltage high-current converter, the on-state lasses are the most significant problem, especially the heat dissipation. We can reduce these lasses by using power switch : type power bipolar transistor (BJT) and the driver type SMBD (Switch Mode Base Drive) fitted on high current. The objective of this work is then to realize converter DC-DC 600 A and to study particulary its driver. This converter il designed for welding machine power supplies with·which we can obtain an efficiency superior to 95 %

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Chen, Yijing. "Nonlinear Control and Stability Analysis of Multi-Terminal High Voltage Direct Current Networks." Thesis, Paris 11, 2015. http://www.theses.fr/2015PA112041/document.

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Abstract:

Cette thèse a été consacrée à l'étude des réseaux multi-terminaux haute tension à courant continu (MTDC). Les principales contributions étaient dans le domaine du contrôle automatique non linéaire, appliquées aux systèmes électriques, électronique de puissance et les sources d'énergie renouvelables. Le travail de recherche a été lancé avec l'intention de combler certaines lacunes entre la théorie et la pratique, en particulier: 1) d'enquêter sur diverses approches de contrôle pour le but d'améliorer la performance des systèmes MTDC; 2) d'établir des connexions entre la conception du contrôle empiriques existantes et analyse théorique; 3) d'améliorer la compréhension du comportement multi-échelle de temps des systèmes MTDC caractérisés par la présence de transitoires lents et rapides en réponse aux perturbations externes. En conséquence, ce travail de thèse peut être mis en trois domaines, à savoir la conception non linéaire de commande de systèmes MTDC, analyse des comportements dynamiques de système MTDC et l'application de systèmes MTDC pour le contrôle de fréquence des systèmes de climatisation This dissertation was devoted to the study of multi-terminal high voltage direct current (MTDC) networks. The main contributions were in the field of nonlinear automatic control, applied to power systems, power electronics and renewable energy sources. The research work was started with the intention of filling some gaps between the theory and the practice, in particular: 1) to investigate various control approaches for the purpose of improving the performance of MTDC systems; 2) to establish connections between existing empirical control design and theoretical analysis; 3) to improve the understanding of the multi-time-scale behavior of MTDC systems characterized by the presence of slow and fast transients in response to external disturbances. As a consequence, this thesis work can be put into three areas, namely nonlinear control design of MTDC systems, analysis of MTDC system's dynamic behaviors and application of MTDC systems for frequency control of AC systems

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IHADDADENE, ABDERRAHMANE. "Machine a courant continu a commutation assistee par electronique." Paris 6, 1995. http://www.theses.fr/1995PA066114.

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Abstract:

La machine a courant continu est le moyen le plus simple et le plus economique pour realiser des entrainements a vitesse variable. Malheureusement, ces avantages sont contrebalances par les inconvenients decoulant de la presence, en son sein, du collecteur. Ce dernier, pouvant etre le siege d'etincelles, voire d'arcs electriques, constitue le veritable talon d'achille de ce type de machine. Les solutions classiques d'aide a la commutation ayant montre leur limite, des recherches ont ete entreprises pour tenter d'en trouver d'autres plus modernes en s'appuyant sur les progres de l'electronique de puissance. C'est ainsi que la commutation assistee par electronique a vu le jour. Nous presentons, dans cette these, une machine a courant continu rearrangee pour l'adapter, autant que possible, a la commutation assistee par un circuit electronique qui lui est externe. Cette machine que nous avons faite construire, munie de son circuit d'assistance, a fonctionne a une puissance superieure de 40% a la puissance nominale de la machine initiale. Les resultats de l'experience ainsi qu'une modelisation permettant de comprendre le fonctionnement de l'ensemble sont presentes

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Mohsen, Ghribi. "Commande optimale de vitesse d'une machine à courant continu." Thèse, Université du Québec à Trois-Rivières, 1989. http://depot-e.uqtr.ca/5629/1/000576644.pdf.

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Yin, Changjie. "Impact of diesel generator operating modes on standalone DC microgrid and control strategies implying supercapacitor." Thesis, Compiègne, 2018. http://www.theses.fr/2018COMP2411/document.

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Abstract:

La nature intermittente et aléatoire des sources renouvelables, telles que le photovoltaïque et l’éolien, nécessite un complément de stockage, tel une batterie et un système de secours énergétique, tel un générateur diesel, en particulier dans un système autonome. En ce qui concerne le générateur diesel, il a besoin d'un certain temps pour démarrer et il ne peut pas donner immédiatement la puissance nécessaire, en raison de son comportement dynamique. Alors, la qualité de l'énergie est abaissée pendant cette période en raison du manque de puissance. Par conséquent, pendant la période de démarrage du générateur diesel, un supercondensateur est suggéré pour équilibrer la puissance en raison de sa réponse rapide et de sa densité de puissance élevée. Une stratégie de contrôle de puissance est proposée pour réaliser la coordination entre le générateur diesel et le supercondensateur. La simulation et les résultats expérimentaux montrent que la stratégie de contrôle proposée est capable de réguler la tension du bus continu dans des limites acceptables et d’alimenter la charge pendant la sous production d'énergie renouvelable ou lors d'augmentation de la demande de la charge. De plus, le supercondensateur peut également être utilisé pour surmonter les limites de stockage électrochimique telles que son état de charge et son courant maximal. Ainsi, cette thèse propose le contrôle de puissance en temps réel pour un micro réseau continu avec un système hybride photovoltaïque-batterie-supercondensateur-diesel, visant à répondre à la demande de puissance de charge avec fiabilité et à stabiliser de la tension du bus continu. La simulation et les résultats expérimentaux montrent également que la stratégie de contrôle améliore les performances dynamiques et statiques du micro réseau continu pour différentes conditions de fonctionnement. De plus, afin de minimiser le coût énergétique du groupe diesel, le coût du carburant et la consommation de carburant sont analysés à travers plusieurs tests expérimentaux. Par conséquent, la valeur optimale de sa production d'énergie est déduite et appliquée dans une nouvelle stratégie de gestion de la puissance est proposée. Cette stratégie peut atteindre l'objectif de maximiser l'utilisation de l'énergie photovoltaïque et de prendre en compte la caractéristique de démarrage lent et le coût énergétique du générateur diesel. Les simulations et expérimentations sont réalisées en utilisant des données photovoltaïques réelles pour illustrer les performances et le comportement du système hybride. Les résultats obtenus vérifient l'efficacité de cette stratégie. De plus la comparaison avec la stratégie de gestion de la puissance précédente, dans laquelle le coût d’énergie du générateur diesel n'est pas pris en compte, démontre que la nouvelle stratégie de gestion peut réduire le coût total du système de puissance à courant continu hybride The intermittent and random nature of renewable sources, such as photovoltaic and wind turbine, asks for the complement of storage, such as battery and back-up energy, such as diesel generator, especially in a standalone power system. Concerning the diesel generator, it needs some time to start up and cannot immediately offer the needed power, due to its dynamic behavior. Hence, the power quality is lowered down during this period because of the shortage of power. Therefore, during the period of the diesel generator starting up, a supercapacitor is suggested to compensate the power balance because of its fast response and high power density. A power control strategy is proposed to achieve the coordination between diesel generator and supercapacitor. Both simulation and experimental results show that the proposed control strategy is able to regulate the DC bus voltage within the acceptable limits and supplying the load during the renewable power under generation or load step-increase situations. In addition, the supercapacitor can be also used to overcome the electrochemical storage limits like its state of charge and maximum current. So, this thesis proposes the real time power control for a hybrid photovoltaic-battery-supercapacitor-diesel generator DC microgrid system, aiming to meet the load power demand with reliability and stabilizing the DC bus voltage. Both simulation and experimental results show that the designed control strategy improves the DC microgrid dynamic and static performances under different operating conditions. Furthermore, in order to minimize the diesel generator energy cost, the fuel cost and fuel consumption are analysed through several experimental tests. Therefore, the optimal value of its power generation is deduced and applied in a newly proposed energy management strategy. This strategy can achieve the goal of maximizing the utilization of photovoltaic energy and taking into account the slow start-up characteristic and energy cost of diesel generator. Both simulation and experimental studies are carried out by using the real photovoltaic data to illustrate the performance and the behavior of the hybrid system. The obtained results verify the effectiveness of this strategy. Furthermore, the comparison with the previous energy management strategy, in which the diesel generator energy cost is not considered, demonstrates that the newly proposed energy management strategy can reduce the total cost of the hybrid DC power system

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Jodoin, Bertrand. "Étude théorique du jet de plasma supersonique à courant continu." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1998. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape11/PQDD_0001/NQ40525.pdf.

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Jodoin, Bertrand. "Étude théorique du jet de plasma supersonique à courant continu." Sherbrooke : Université de Sherbrooke, 1998.

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Da, Cunha Joao Paulo. "Diagnostic thermique de la machine à courant continu par identification paramétrique." Poitiers, 1999. http://www.theses.fr/1999POIT2353.

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Cette etude a pour objectif d'apporter des elements de diagnostic thermique d'une machine a courant continu. L'approche retenue consiste a utiliser des algorithmes d'identification parametrique du modele thermique de la machine. L'analyse de la signature temporelle de l'estimation des parametres thermiques par un test sequentiel d'hypotheses permet alors de detecter et de localiser un defaut thermique. Le modele thermique est compose de deux blocs isothermes : le rotor et le stator. Il est constitue de resistances thermiques (trois) et de capacite calorifique (deux). Ces elements caracterisent les echanges thermiques entre les differents blocs. Nous avons valide cette surveillance thermique en appliquant differents algorithmes d'identification parametrique (bases sur les moments partiels reinitialises ou sur la methode du modele) a des essais de la machine en defaut. Les resultats obtenus ont permis de d'observer la modification de certains parametres thermiques lors de ces fonctionnements en defaut. Le modele thermique retenu permet de detecter et de localiser deux defauts thermiques : isolation thermique de la carcasse et obturation des ouies d'entree de l'air ambiant. Nous avons egalement etendu nos travaux a un fonctionnement de la machine a courant a vitesse variable. La variation de la vitesse de rotation entraine des variations de certains parametres thermiques. Ce modele thermique a vitesse variable nous a permis de detecter le defaut d'isolation thermique de la carcasse.

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Castelein, Pierre. "Méthode d'analyse du comportement dynamique de convertisseurs DC-DC de classe E2 : application à la conception de convertisseurs de classe E2 régulés." Lille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LIL10067.

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Abstract:

Les convertisseurs de tension continu-continu de classe E2 font partie intégrante de la famille des convertisseurs résonnants. Mais leur structure originale leur confère une capacité à fonctionner à fréquence très élevée (supérieure au MHz) tout en conservant un rendement au moins comparable à celui des alimentations résonnantes usuelles. Ces avantages peuvent en faire l'élément de choix pour les applications embarquées qui, souvent, requièrent un encombrement minimal. Pourtant, leur caractérisation s'est jusqu'à présent arrêtée à l'analyse statique de quelques structures appartenant à cette famille. Ce travail offre un prolongement à ces études en apportant une méthode de calcul de la sensibilité en fréquence pour deux convertisseurs de classe E2 qui diffèrent de par leur topologie. Il devient ainsi aise de concevoir une régulation appropriée. La forme générale de la sensibilité en fréquence des convertisseurs présentés peut être déterminée sous forme analytique. L'évaluation de la valeur numérique des coefficients de cette expression dans le cas concret du convertisseur opérant autour d'un point de fonctionnement donné est réalisée en deux étapes: tout d'abord, une phase d'analyse en régime permanent de laquelle sont extraits quelques paramètres permettant, ensuite, la détermination des coefficients de la sensibilité en fréquence. La fiabilité des résultats obtenus dépend fortement de la précision des paramètres issus de l'analyse statique. Cette dernière est donc réalisée par simulation électrique du convertisseur en prenant en compte tous les éléments parasites du circuit. Cette méthode a été appliquée avec succès à la conception de deux convertisseurs continu-continu régulés de classe E2

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Ouss, Etienne. "Caractérisation des décharges partielles et identification des défauts dans les PSEM sous haute tension continue." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSEC024.

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Abstract:

Cette thèse s’inscrit dans le contexte de la surveillance des postes sous enveloppe métallique (PSEM) en courant continu (DC). La disponibilité de ces équipements étant primordiale pour leurs utilisateurs, il est nécessaire de disposer d’un outil de surveillance (monitoring) permettant de prévenir toute défaillance. Cet outil doit être capable de détecter et d’identifier les défauts présents, afin d’apporter une réponse adaptée. Depuis de nombreuses années, le monitoring des PSEM en AC est réalisé grâce à la mesure des décharges partielles (DP). Malheureusement, les connaissances des DP dans les PSEM en DC sont encore lacunaires, et les techniques d’identification des défauts sont intrinsèquement liées à l’environnement AC. De nouvelles techniques sont donc nécessaires en DC.Ce travail de thèse avait pour but de caractériser les décharges partielles dans les postes sous enveloppe métallique en tension continue, et de mettre en place une solution de reconnaissance automatique des défauts. Pour cela, un banc de mesure des décharges partielles a d’abord été mis en place. Afin de garantir la pertinence des résultats pour des systèmes industriels, les travaux ont été réalisés dans une section de PSEM sous tension continue. Le comportement des DP a été étudié pour deux types de défauts : des pointes sur le conducteur haute-tension et des particules libres métalliques. La caractérisation a porté sur l’influence de plusieurs paramètres : la nature et la pression du gaz, le niveau et la polarité de la tension. La mesure des DP a d’abord été réalisée en conformité avec la norme IEC 60270, permettant ainsi d’évaluer la pertinence de cette méthode pour les applications DC. La caractérisation a été complétée grâce à d’autres chaînes de mesure : une mesure de courant stationnaire, une mesure de courant haute-fréquence, une mesure de lumière, et une mesure des ondes ultra-haute fréquence (UHF). Le travail sur l’identification des défauts a d’abord consisté à construire une signature pertinente à partir des mesures de DP, puis à constituer une base de données, et enfin à implémenter un algorithme de reconnaissance automatique.Ces travaux ont montré que la méthode conventionnelle de mesure des DP présente certaines limites pour la détection des décharges partielles en DC, notamment pour les décharges couronne. Elle a tout de même permis de faire une bonne partie du travail de caractérisation. Les résultats obtenus avec les autres chaînes de mesure utilisées ont permis d’expliquer les lacunes de la méthode conventionnelle. Ils ont également permis un véritable apport pour la caractérisation des DP engendrées par des défauts de type pointe et particule. Enfin, une classification automatique efficace des défauts a été mise en place. Elle s’appuie sur le diagramme q(Δt) issu des données de la mesure conventionnelle des décharges partielles et sur un algorithme de réseau de neurones The framework of this thesis is the monitoring of High-Voltage, Direct Current (HVDC) Gas-Insulated Substations (GIS). The availability of these equipment is crucial for electrical networks operators. That is why they need a preventive diagnosis tool. The solution must be able to detect and identify the insulation defects, so that an appropriate maintenance can be planned. The last 40 years have seen Partial Discharges (PD) measurement become a classic monitoring tool for AC GIS. Unfortunately, there is a lack of scientific information about PD in HVDC GIS, and the known defect identification techniques are very specific to the AC environment. New techniques are thus needed in DC.This thesis aimed to characterize partial discharges in DC gas-insulated substations, and to develop an automatic defect identification tool. The first step of this work was the development of a partial discharge measuring bench. The complete study has been performed in a GIS section, so that the results can be directly applied to industrial equipment. Two kinds of defect have been investigated: protrusions on the high-voltage conductor, and free metallic particles. The influence of parameters such as gas nature and pressure, voltage level and polarity has been evaluated. First, PD have been measured in conformity with the IEC 60270 standard, and the relevance of this method in a DC environment has been evaluated. Then, other measuring chains have been used to improve the characterization of partial discharges: a steady-state current measurement, a high-frequency current measurement, a light measurement and a measurement of Ultra-High Frequency (UHF) waves. Finally, a relevant signature for defect identification has been designed and extracted from DP recordings. A database has been constituted, and an automated recognition algorithm has been implemented.The results show that the conventional PD measurement technique is not fully adapted to partial discharges detection in DC, corona discharges being the most problematic situation. Nevertheless, this method has brought enough information to start the characterization of PD. The limitations of the conventional method have been explained thanks to the results of the other measurements. These other experimental results have led to an actual improvement of the characterization of protrusion and particle-generated partial discharges. An effective automated defect classification solution has been implemented. The signature is derived from the q(Δt) diagram that has been extracted from the data obtained with the partial discharge conventional measurement. The identification algorithm has a neural network structure

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Ramachandran, Ragavendran. "Gestion des flux énergétiques d'une ferme éolienne offshore connectée à un système HVDC au travers d'un redresseur à diodes." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2019. http://www.theses.fr/2019ECLI0015.

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Abstract:

La transition énergétique pour un monde plus durable est désormais la priorité de nombreux pays. Dans cet objectif, notamment en Europe, le développement de l’énergie éolienne en mer (offshore) a été rapide. Le transport de l’électricité en Courant Continu Haute Tension (HVDC) basé sur un convertisseur électronique à source de tension (VSC) est la solution de transport, pour les fermes éoliennes en mer éloignées de plus de 50 km de la côte. La solution d’un redresseur à diodes dans les stations de conversion en mer est plus compacte, robuste et moins cher. Cette thèse porte sur les divers problèmes technologiques et scientifiques liés au contrôle du réseau alternatif isolé en mer permettant le raccordement des fermes éoliennes. Ces verrous sont d’abord examinés en détail dans l’état de l’art. Ensuite, une organisation du contrôle de la tension et de la fréquence de ce réseau (dit Grid Forming) est proposée en utilisant les caractéristiques techniques P-V et Q-f avec une solution pour la synchronisation entre les éoliennes. Certaines des solutions de contrôle en Grid Forming sont comparées et évaluées à l'aide de simulations dans le domaine temporel, pour un cas d'étude donné. Puis, une nouvelle solution est proposée pour le démarrage du réseau offshore (black start) et un contrôle automatisé de la supervision, basé sur la modélisation sous forme d’un système à événements discrets (SED). La théorie du contrôle par supervision (TCS) est implémentée et testée pour un cas d'étude. Ensuite, les différents types de défauts du système sont analysés à l’aide de la littérature; et le schéma de contrôle du Grid Forming conçu dans cette thèse est complétée pour apporter une capacité de fonctionnement lors d’un défaut du réseau AC offshore. Enfin, une brève analyse est faite sur les défis pour l’intégration de ce type de ferme au réseau MTDC Energy Transition for a more sustainable world is now the priority in societies. Towards this objective, especially in Europe, the offshore wind energy development has been fast. For Offshore Wind Power Plants (OWPP) farther from the shore (50 km and beyond) Voltage Source Converter (VSC) based High Voltage DC (HVDC) Transmission has become a the prominent solution. Replacement of offshore VSC station by multiple Diode Rectifier Units (DRUs) led to a cheaper, more compact and robust solution. This thesis focusses on various technological and scientific problems involved in the control system of the Offshore Wind power Plant with Diode Rectifier (DR) based HVDC transmission. These challengess are first reviewed in detail along with the state of the art. Then, based on the system dynamics, a grid forming control scheme is proposed by using the P-V and Q-f droop relationships with a solution for the synchronization of the wind generators. Following this, some of the selected control solutions in the literature for this topology are reviewed, compared and assessed by using time domain simulations of a study case. Following this, a novel black start strategy is devised for the offshore network and a Supervisory Control is implemented for a study case by using a Discrete Event System (DES) based modeling and Supervisory Control Theory (SCT). The various faults in the offshore system are then analyzed and the above designed Grid forming control scheme is extended with Fault Ride through (FRT) capability, for offshore AC grid faults. Finally, a brief analysis is done on the challenges for the integration of this OWPP topology into a Multi Terminal DC (MTDC) network

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Poirmeur, Christophe. "Modélisation tridimensionnelle en courant continu méthode et applications à la prospection géophysique /." Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37600461p.

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Dallaire, Marc-André. "Contournement en courant continu et alternatif des isolateurs givrés, précontaminés ou propres /." Thèse, Chicoutimi : Université du Québec à Chicoutimi, 1992. http://theses.uqac.ca.

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Pinçon, Jean-Paul. "Maintenance préventive par identification électrique et thermique d'une machine à courant continu." Poitiers, 1995. http://www.theses.fr/1995POIT2307.

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Abstract:

Cette etude a pour objectif d'apporter des elements de diagnostic electromecanique et thermique d'une machine a courant continu. L'approche retenue consiste a utiliser des algorithmes d'identification parametrique de systemes continus. L'avantage est alors, sur la base d'un modele de connaissance, de pouvoir estimer les parametres physiques du procede. L'analyse de la signature temporelle de ces parametres par un test statistique sequentiel d'hypotheses permet alors de detecter et de localiser un defaut. Nous avons valide des algorithmes d'identification des parametres electromecaniques d'une machine a courant continu sur un banc instrumente. Ces derniers reposent sur une modelisation originale basee sur les moments partiels reinitialises. L'utilisation d'un estimateur moments partiels/variable instrumentale permet, en particulier, de filtrer l'influence perturbatrice du couple de charge, non mesurable, lorsque celui-ci varie de maniere aleatoire. L'association de ces algorithmes avec des tests statistique sequentiels de wald sur la moyenne ont permis d'assurer la detection et la localisation d'un defaut d'origine electrique. Enfin, nous avons propose un modele de comportement thermique simplifie de la machine. Les resultats d'identification, par la methode du modele et par la methode des moments partiels, ont permis d'observer la modification des parametres en fonction de la vitesse ou d'un defaut thermique. Ces resultats ont ete obtenus experimentalement a l'aide d'une instrumentation thermique complete, au stator et au rotor

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Poirmeur, Christophe. "Modélisation tridimensionnelle en courant continu : méthode et applications à la prospection géophysique." Montpellier 2, 1986. http://www.theses.fr/1986MON20176.

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Jourdan, Dominique. "Modélisation de la commutation dans les machines à courant continu basse tension." Grenoble INPG, 1990. http://www.theses.fr/1990INPG0130.

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Abstract:

Le but de ce travail est la modélisation de la commutation dans les machines à courant continu basse tension. Plusieurs aspects sont abordés : la notion de circuit électrique, de contact glissant, d'arc électrique. Cette étude a permis la mise au joint d'un banc de mesure pour la caractérisation des balais. Il est possible de déterminer l'incidence de la densité de courant, de la pression, de la température sur la chute de tension au contact. A l'aide de ce même banc, l'influence des matériaux en contact sur la conductivité de la colonne d'arc est mise en évidence ainsi que le rôle joué par la vitesse de rotation du collecteur. D'autre part, l'introduction d'un modèle de contact et d'un modèle d'arc (modèle de Cassie généralisé) dans un logiciel de simulation de machines électriques permet d'appréhender précisément les phénomènes électromagnétiques dans un moteur à courant continu

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Leuthold, Hans. "Modélisation et intégration de la commande de moteurs à courant-continu sans collecteurs /." [S.l.] : [s.n.], 1991. http://library.epfl.ch/theses/?nr=929.

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Serbia, Nicola. "Convertisseurs modulaires multiniveaux pour le transport d'énergie électrique en courant continu haute tension." Thesis, Toulouse, INPT, 2014. http://www.theses.fr/2014INPT0007/document.

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Abstract:

Les travaux présentés dans ce mémoire ont été réalisés dans le cadre d’une collaboration entre le LAboratoire PLAsma et Conversion d’Énergie (LAPLACE), Université de Toulouse, et la Seconde Université de Naples (SUN). Ce travail a reçu le soutien de la société Rongxin Power Electronics (Chine) et traite de l’utilisation des convertisseurs multi-niveaux pour le transport d’énergie électrique en courant continu Haute Tension (HVDC). Depuis plus d’un siècle, la génération, la transmission, la distribution et l’utilisation de l’énergie électrique sont principalement basées sur des systèmes alternatifs. Les systèmes HVDC ont été envisagés pour des raisons techniques et économiques dès les années 60. Aujourd’hui il est unanimement reconnu que ces systèmes de transport d’électricité sont plus appropriés pour les lignes aériennes au-delà de 800 km de long. Cette distance limite de rentabilité diminue à 50 km pour les liaisons enterrées ou sous-marines. Les liaisons HVDC constituent un élément clé du développement de l’énergie électrique verte pour le XXIème siècle. En raison des limitations en courant des semi-conducteurs et des câbles électriques, les applications à forte puissance nécessitent l’utilisation de convertisseurs haute tension (jusqu’à 500 kV). Grâce au développement de composants semi-conducteurs haute tension et aux architectures multicellulaires, il est désormais possible de réaliser des convertisseurs AC/DC d’une puissance allant jusqu’au GW. Les convertisseurs multi-niveaux permettent de travailler en haute tension tout en délivrant une tension quasi-sinusoïdale. Les topologies multi-niveaux classiques de type NPC ou « Flying Capacitor » ont été introduites dans les années 1990 et sont aujourd’hui couramment utilisées dans les applications de moyenne puissance comme les systèmes de traction. Dans le domaine des convertisseurs AC/DC haute tension, la topologie MMC (Modular Multilevel Converter), proposée par le professeur R. Marquardt (Université de Munich, Allemagne) il y a dix ans, semble particulièrement intéressante pour les liaisons HVDC. Sur le principe d’une architecture de type MMC, le travail de cette thèse propose différentes topologies de blocs élémentaires permettant de rendre le convertisseur AC/DC haute tension plus flexible du point de vue des réversibilités en courant et en tension. Ce document est organisé de la manière suivante. Les systèmes HVDC actuellement utilisés sont tout d’abord présentés. Les configurations conventionnelles des convertisseurs de type onduleur de tension (VSCs) ou de type onduleur de courant (CSCs) sont introduites et les topologies pour les systèmes VSC sont ensuite plus particulièrement analysées. Le principe de fonctionnement de la topologie MMC est ensuite présenté et le dimensionnement des éléments réactifs est développé en considérant une commande en boucle ouverte puis une commande en boucle fermée. Plusieurs topologies de cellules élémentaires sont proposées afin d’offrir différentes possibilités de réversibilité du courant ou de la tension du côté continu. Afin de comparer ces structures, une approche analytique de l’estimation des pertes est développée. [...] This work was performed in the frame of collaboration between the Laboratory on Plasma and Energy Conversion (LAPLACE), University of Toulouse, and the Second University of Naples (SUN). This work was supported by Rongxin Power Electronic Company (China) and concerns the use of multilevel converters in High Voltage Direct Current (HVDC) transmission. For more than one hundred years, the generation, the transmission, distribution and uses of electrical energy were principally based on AC systems. HVDC systems were considered some 50 years ago for technical and economic reasons. Nowadays, it is well known that HVDC is more convenient than AC for overhead transmission lines from 800 - 1000 km long. This break-even distance decreases up to 50 km for underground or submarine cables. Over the twenty-first century, HVDC transmissions will be a key point in green electric energy development. Due to the limitation in current capability of semiconductors and electrical cables, high power applications require high voltage converters. Thanks to the development of high voltage semiconductor devices, it is now possible to achieve high power converters for AC/DC conversion in the GW power range. For several years, multilevel voltage source converters allow working at high voltage level and draw a quasi-sinusoidal voltage waveform. Classical multilevel topologies such as NPC and Flying Capacitor VSIs were introduced twenty years ago and are nowadays widely used in Medium Power applications such as traction drives. In the scope of High Voltage AC/DC converters, the Modular Multilevel Converter (MMC), proposed ten years ago by Professor R. Marquardt from the University of Munich (Germany), appeared particularly interesting for HVDC transmissions. On the base of the MMC principle, this thesis considers different topologies of elementary cells which make the High Voltage AC/DC converter more flexible and easy suitable respect to different voltage and current levels. The document is organized as follow. Firstly, HVDC power systems are introduced. Conventional configurations of Current Source Converters (CSCs) and Voltage Source Converters (VSCs) are shown. The most attractive topologies for VSC-HVDC systems are analyzed. The operating principle of the MMC is presented and the sizing of reactive devices is developed by considering an open loop and a closed loop control. Different topologies of elementary cells offer various properties in current or voltage reversibility on the DC side. To compare the different topologies, an analytical approach on the power losses evaluation is achieved which made the calculation very fast and direct. A HVDC link to connect an off-shore wind farm platform is considered as a case study. The nominal power level is 100 MW with a DC voltage of 160 kV. The MMC is rated considering press-packed IGBT and IGCT devices. Simulations validate the calculations and also allow analyzing fault conditions. The study is carried out by considering a classical PWM control with an interleaving of the cells. In order to validate calculation and the simulation results, a 10kW three-phase prototype was built. It includes 18 commutation cells and its control system is based on a DSP-FGPA platform

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Dissertations / Theses on the topic 'Réseaux à courant continu'

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